В поисках противоядия от CRISPR: можно ли обращать конфигурации в генах?

    Когда ученые, стоящие за Манхэттенским проектом, выяснили об разрушении Хиросимы и Нагасаки, экзальтированный интерес сменился темным сожалением. То, что начиналось как только революция в области физики, мутировало в орудие массового поражения — от коего нереально существовало защититься. Исходя из убеждений биологии, у CRISPR существуют разрушительная сила схожих масштабов. И ученые и не намерены, дабы история опять повторилась.

    В поисках противоядия от CRISPR: можно ли обращать конфигурации в генах?

    CRISPR: ядерное орудие во всем мире биологии

    Всего сквозь пять лет опосля открытия CRISPR Агентство многообещающих оборонных исследовательских работ DARPA инициировало программку «Безопасные гены»: сотрудничество семи ведущих глобальных профессионалов в области редактирования генов, ориентированное на поиск многообразных противоядий от CRISPR и совершенствование способностей редактирования генов в пространстве и времени.

    Смысл и не в фолиант, дабы подпитывать публичный ужас перед сильным инвентарем; быстрее, надо заранее узреть потенциальные угрозы и определить профилактические меры либо контрмеры. Ежели CRISPR — это био ящик Пандоры, он уже открыт: в клиниках начались тесты CRISPR на людях; в лаборатории разработка преобразуется в генные драйвы, могущие убить целые облики. Миссию програмки Safe Genes — определить метод, или не мало методов опять захлопнуть этот ящик.

    На минувшей недельке поиски антидота CRISPR стали гораздо активнее. Команда во главе с медиком Амитом Чоудхари из Колледжа Брода при Массачусетском технологическом колледже, пенисом Safe Genes, разработала платформу «скрининга» для скорого просеивания боле 10 000 маленьких хим веществ, кои понижают активность ножниц Cas9.

    Команда доработала структуру пары перспективных кандидатов, дабы еще более повысить них навыки противодействовать CRISPR, и сделала две молекулы-антидота, кои препятствуют связыванию Cas9 с мишенью ДНК и ее разрезанию. Во время тестовых испытаний на клеточках человека в чашечках Петри молекулы проплывали сквозь клеточные мембраны и накрепко уничтожали активность CRISPR в течение пары минут.

    Эти препараты — самые первые кандидаты — и они умеют быть гораздо токсичнее, чем даже CRISPR, пустившийся вразнос снутри организма. Ученым придется проверить них на зверях, дабы оценить эффективность и сохранность.

    Однако маленькие препараты, противодействующие CRISPR, даже самые первые, обосновывают, что титана CRISPR можно приостановить. С платформой скрининга появляеся шанс определить еще больше массивные клавиши «отмены»: хим вещества, кои в один прекрасный момент умеют перевоплотиться в уколы либо таблетки, блокирующие ненужную активность по редактированию генов, в клинической сфере либо даже в био оружии.

    «Эти результаты закладывают базу для четкого хим контроля активности CRISPR/Cas9, прокладывая путь к безобидному пользованию этаких технологий», разговаривает Чоудхари.

    Что уже доступно на текущий момент?

    Чоудхари и не один-единственный из команды Safe Genes, кто отыскивает молекулы анти-CRISPR.

    В 2013 году альтернативный пенис проекта, целитель Джозеф Бонди-Деноми из Калифорнийского вуза в Сан-Франциско посодействовал определить первые препараты анти-CRISPR: заглавные, неповоротливые белки, кои заблокируют ножницы Cas9, и не позволяя им же познать молекулы ДНК либо связаться с ними. Его умнейшая мысль состояла в фолиант, дабы возвратиться к очевидным корням CRISPR как только системы бактериальной иммунной защиты от вирусов.

    По собственной сущности, CRISPR дозволяет бациллам хранить «фотокарточку преступника» — вирусной ДНК — в собственном своем геноме, эдак что когда вирус опять штурмует, ножницы Cas умеют порвать вирус на куски. Однако фаги тоже и не промахи. В эволюционной гонке они а также выработали гены, создающие белки анти-CRISPR, дабы противодействовать иммунной защите микробов.

    Обратившись к биологии фаговых анти-CRISPR в 2012 году, Бонди-Деноми нашел несколько новеньких белков, кои обширно ингибируют активность Cas12a — кандидатуру Cas9, которая набирает популярность в качестве диагностического инструмента. Действующая раздельно Дженнифер Дудна из Калифорнийского вуза в Беркли, один из первых открывателей CRISPR и а также пенис проекта, употребляла биоинформатику, дабы выследить горстку Cas12a-убийц, кои заблокируют активность по редактированию генов в выращенных клеточках человека.

    В то время Дудна произнесла, что эти результаты «прокладывают прямой путь к открытию гораздо заглавного количества анти-CRISPR из мира микробов».

    Крохотные огоньки

    И тем не менее, белки анти-CRISPR и не особо полезные выключатели в действительном мире.

    С белками мудрено: они заглавные и неповоротливые, потому и не умеют просачиваться в клеточки и вгрызаться в механизмы CRISPR. Они чувствительны к изменениям температуры и пищеварения не особо длительно живут снутри туловища. Почти все из их стают симпатичной добычей для нашей иммунной системы, которая может запустить назойливые — если и не коварные — аллергические реакции.

    Мизерные молекулы, обычно, этаких неурядиц и не имеют. Они резвые, недорогие и них спецэффекты обратимы. И не желаете мешать CRISPR? Ординарно подождите, пока что молекулы вымоются. Однако действенные максимально тяжело определить.

    И вот тут поможет платформа скрининга Чоудхари.

    Высокопроизводительная система просеивает десятки тыщ хим веществ, используя два теста, в поисках обещающих. Первым делом она мониторит сегменты ДНК, привязываясь к ножницам Cas9 с помощью неоновых огоньков. ДНК размечается флуоресцентными «лампочками», кои обменивают поляризацию при связывании с Cas9, подобно тамошнему, как только поляризационные очки изменяются на солнечном свете. Это же дозволяет команде резво выслеживать, нарушает ли молекула взаимосвязь Cas9 с ДНК.

    Во-вторых, система употребляет автоматизированные микроскопы, кои отыскивают флуоресцентные сигналы в клеточках, хронические либо утраченные в ходе активности Cas9. В одной из работ ученые приименяли клеточки, кои привычно сияют темно-зеленым, пока что Cas9 и не вырезает ген. Возможный продукт анти-CRISPR дозволит клеточкам оставаться темно-зеленым даже в присутствии дозировки CRISPR.

    В ходе работы ученые выявили молекулу BRD0539, которая и не дозволяет Cas9 связываться с мотивированной последовательностью ДНК. Деяния продукта были совсем прогнозируемы: чем свыше дозировка, тем самым мощнее он угнетал активность CRISPR.

    Эти результаты уже помогают понизить побочные спецэффекты CRISPR в терапевтических критериях. В клеточках дозировка этакого продукта резво снижала способность разрезания Cas9 в два раза, что, в собственную очередь, снижало ненамеренное вырезание HBB — гена, вовлеченного в серповидноклеточную анемию — в пять раз.

    Несложно предположить самому себе будущее, в каком вы сможете испить пилюлю из BRD0539 — либо наиболее массивный эквивалент последующего поколения — дабы временно понизить либо приостановить воздействие CRISPR, до того как он пустится вразнос в вашем теле. Продукт, будучи маленький молекулой, останется размеренным в вашей крови и не сложно просачивается в ваши клеточки, выступая в качестве тормоза, когда CRISPR очень силен.

    Как только вы думаете, станет ли CRISPR ядерной бомбой во всем мире биологии? Поделитесь с нами в нашем чате в Телеграме.