На смену CRISPR идет генное редактирование 2.0

CRISPR/Cas9 — это Model T от биотехнологий. Она стала началом революции, но сама по себе уже устарела, будучи немного неуклюжей, ненадежной и небезопасной. Иногда она связывается с неправильным участком генома и у нее нет переключателя. Несомненно, даже несмотря на ограничения классическая CRISPR и в 2018 году останется основным рабочим инструментом. Но мы видим, что новые технологии генного редактирования постепенно выходят из тени «старшей сестры» и заявляют о себе.

В центре технологии CRISPR лежит процесс разрезания ДНК. Он несет в себе элемент риска, ведь механизмы ее восстановления могут ошибаться. Один из подходов — «эпигенетическое редактирование». Фермент Cas9 изменяют таким образом, чтобы он связывался с ДНК, но не разрезал ее. Один из подходов состоит в том, чтобы мутировать фермент Cas9, чтобы он все еще мог связываться с ДНК, но его «ножницы» не работали. Комплекс белков, которые несет CRISPR, активирует экспрессию нужных генов, включая и выключая их без вмешательства в саму ДНК. Систему уже успешно применили для лечения ряда заболеваний у мышей, включая диабет, острую почечную недостаточность и мышечную дистрофию.

Исследователи из Гарварда предложили еще более смелую модификацию: редактирование сразу нескольких пар оснований за раз. Для этого им пришлось создать искусственный фермент, который менял пары нуклеотидных оснований. Это небольшое изменение с потенциально огромными последствиями. Например, благодаря этой технологии может быть исправлена половина из 32 000 известных патогенных точечных мутаций у людей.

У CRISPR нет тормоза или регулятора, ведь в процессе эволюции она развивалась как оружие, призванное уничтожать вирусную ДНК. Это делает технологию потенциально опасной. Чтобы снизить риски, исследователи разрабатывают инструменты для контроля над работой комплекса. Одним из способов может стать использовнаие особых белков, которые способны мешать Cas9 прикрепляться к ДНК или вытеснять его. Превратив эти белки в программируемые переключатели, можно будет сделать CRISPR намного безопаснее — и для медицинских применений, и для влияния на целые популяции. Способность подталкивать естественный ход эволюции позволит уничтожать вредителей и помогать живым организмам приспособиться к изменениям климата.

Мы далеко не всегда можем точно сказать, какая именно ошибка в ДНК приводит к той или иной болезни. Поэтому в некоторых случаях, возможно, разумнее воздействовать на РНК — «инструкцию», которая служит основой для производства белков. И поскольку РНК существует в организме недолго, ее модификация может помочь в борьбе, например, с воспалением. Система редактирования РНК под названием Repair уже создана.

Многим из предложенных технологий предстоит пройти годы испытаний, прежде чем их применят в больницах и на производстве лекарств. Однако в любом случае мы понимаем, что монополия CRISPR-Cas9 заканчивается. Сложно сказать, является ли она и правда лучшей технологией редактирования генома или ей просто повезло стать первой. Ответ на этот вопрос дадут только дальнейшие исследования.

CRISPR и другие новые биотехнологии вызвали бум биохакинга — движения людей, которые хотят модифицировать свой организм любыми доступными способами. Один из ярких ее представителей, Джошуа Зайнер, считает возможность редактировать свой геном одним из основных прав человека.