Скорее всего, вы уже слышали о невероятных успехах редактирования генома CRISPR-Cas9 в лечении различных генетических нарушений. Но, возможно, вы задавались вопросом — почему же этот инструмент до сих пор не расправился вообще со всеми генными болезнями?

Один из ответов таков, что врачи просто боятся навредить пациентам. Как уже известно, генное редактирование вызывает каскадную реакцию мелких генетических мутаций. Вполне возможно, что они совершенно безобидны (на самом деле у любого здорового человека случаются подобные мутации безо всякого ущерба здоровью). Но генетики просто не хотят рисковать.

Впрочем, есть и вторая причина. Она заключается в несовершенстве самого инструмента. CRISPR-Cas9 очень сильно ограничен количеством мест, на которые его можно точно нацелить в геноме. Так, например, наиболее широко используемый фермент Cas9, Streptococcus pyogenes Cas9 (SpCas9), требует для своего внедрения не иначе как двух последовательных нуклеотидов G (где G — один из 4 основных нуклеотидов ДНК), что значительно ограничивает количество участков, на которые он может быть нацелен. Очень серьезно ограничивает —  до примерно 9,9 % мест всего генома.

В этом отношении CRISPR похожа на исключительно точную и эффективную почтовую систему, которая безошибочно доставит вашу посылку по любому адресу, но только когда почтовый индекс места назначения заканчивается нулем. А если вдруг вам понадобилось доставить посылку туда, где почтовый индекс заканчивается какой-нибудь тройкой или семеркой — извините, сервис не работает.

Однако теперь исследователи из Массачусетского технологического института обнаружили фермент Cas9, который можно будет сориентировать на почти половину мест в геноме, тем самым значительно расширяя потенциал использования метода.

Для обнаружения такого фермента, исследователи разработали программный инструмент для анализа данных, который они назвали SPAMALOT. Эта программа выявила ряд интересных возможных ферментов, но не явного победителя. Поэтому далее ученым пришлось построить синтетические версии CRISPR в лаборатории, чтобы оценить их производительность.

Исследователи обнаружили, что наиболее успешный фермент, Cas9 из Streptococcus canis (ScCas9), был поразительно похож на фермент Cas9, который уже широко используется. Фермент выглядел почти идентично тому, который был первоначально обнаружен, но был способен нацеливаться на последовательности ДНК, тому, первому ферменту недоступные.

Типичный ген имеет около 1000 оснований в цепочке ДНК, что предоставляет исследователям несколько разных мест для нацеливания, если цель — просто выключить весь ген. Однако многие болезни, например, серповидноклеточная анемия, вызваны мутацией одного-единственного основания (и нужно изменить только это основание, а остальной ген трогать нельзя), что делает их гораздо более трудными мишенями.

Новому ферменту вместо двух G-нуклеотидов в качестве последовательности требуется всего один. Это открывает двери для гораздо большего количества мест в геноме. Это позволит CRISPR редактировать такие генетические нарушения, которые ранее были недоступны.

Новый инструмент CRISPR очень пригодится в таких ситуациях. Теперь вдохновленные успехами исследователи собираются найти и другие ферменты, которые могли бы еще больше расширить диапазон нацеливания системы CRISPR, разумеется, без снижения ее точности.