В 2020 году за открытие CRISPR-Cas присудили Нобелевскую премию. Но у этой революционной методики редактирования геномов есть ограничения: с ее помощью можно вносить лишь небольшие изменения. Поэтому в последние годы ученые заинтересовались другой системой в бактерий. Возможно, она приведет к более мощным методам редактирования генов.
В частности, ученые определили кластеры генов, которые используют CRISPR для встраивания себя в разные места генома организма. Их назвали CRISPR-ассоциированные транспозоны (CAST). Ранее утверждалось, что их можно использовать для добавления в геном целого гена или большой последовательности ДНК, по крайней мере у бактерий.
Теперь команда из Университета Техаса в Остине увеличила количество вероятных CAST с 12 до почти 1 500. Суперкомпьютер Stampede2 в Техасском вычислительном центре (TACC) проанализировал крупнейшую в мире базу фрагментов генома микробов, которые еще не были культивированы в лаборатории или полностью секвенированы. Причем за счет мощности ТАСС на это потребовалось всего несколько недель. Весь процесс ученые назвали «биоразведкой» и сравнили с поиском драгоценных металлов: как во времена Золотой лихорадки просеивали песок в поисках самородков, так сейчас ученые отсматривают бактерии, надеясь найти перспективных «кандидатов».
Всего обнаружено 1476 новых предполагаемых CAST и три новых семейства. Некоторые из них уже протестированы, но поиски продолжаются. «Если у вас всего несколько CAST, маловероятно, что это лучшие из существующих, — говорит Клаус Вильке, один из авторов исследования. — А вот когда их тысячи, мы можем выяснять, с какими из них проще работать, какие — наиболее эффективны, а какие — точны».
В краткосрочной перспективе многие новые системы должны быть адаптированы для генетической инженерии бактерий. Но мечтают ученые о большем: заставить систему работать в клетках млекопитающих. Как говорят исследователи, в перспективе они смогут вставлять целые «геномные кассеты» и кодировать многие сложные функции с помощью CAST. А значит, лечить сложные заболевания, связанные с несколькими генами.
Создательница CRISPR-Cas Дженнифер Доудна идет в предсказаниях еще дальше: CAST станут критическим элементом в расширении инструментария генных инженеров, что позволит внести «любые изменения в любом генетическом месте, в любом организме» в течение десятилетия.
Читать далее:
Ученые восстановили лицо женщины бронзового века, которую похоронили с драгоценностями
Ученые изучили необъяснимые сигналы с Венеры: возможно, это активный вулкан
Что будет, если Солнце исчезнет: через неделю, год и миллион лет