Редактирането на РНК – следващата стъпка в използването на „генетичната ножица“ CRISPR

Изследователи от престижния Институт „Салк“ (Salk) съобщават, че са успели да начертаят молекулярната структура на ензима CRISPR, който би позволил на учените да обработват по-точно функциите в клетките.

През последните няколко години системата за генно редактиране CRISPR-Cas9 предизвика вниманието на учените и по-широката публика и даде много надежди със способността си да редактира генетичния код по начин, който може да коригира дефектите в отделните клетки, да създаде потенциално лечебни мутации и да предотврати появата на много заболявания.

По-конкретно Cas9 ензимите действат като ножици, отрязващи парчета генетичен код и след това ги разменят с нови. Но тези ензими са насочени към ДНК, която е основният градивен елемент за развитието на организма и има нарастващи опасения, че използването на ензима за препрограмиране на ДНК от клетка може да причини повече вреда, отколкото полза.

Две нови разработки, публикувани в понеделник, 17 септември 2018 г. показват, че това е само върхът на айсберг с гигантски размери. Според тях, CRISPR-Cas9 може да причини значително по-голям генетични хаос – може би дори такъв, който да застраши здравето на пациентите, подлагащи се на терапия базирана на CRISPR.

Този извод до голяма степен се дължи на двете проучвания, които идентифицират свързан с това проблем. Става въпрос, че някои CRISPR клетки биха могли да пропуснат ключов противораков механизъм и следователно ще са способни да инициират появата на нови тумори.

Новите открития от Института Salk, публикувани в списание Cell, предоставят подробна молекулярна структура на CRISPR-Cas13d, ензим, който може да се насочи към Рибонуклеиновата киселина (РНК), вместо към ДНК.

След като се смяташе, че РНК е просто механизмът за доставка на инструкции, кодирани в ДНК за клетъчни операции, сега е известно, че РНК извършва биохимични реакции, като ензими и обслужва собствените си регулаторни функции в клетките. Чрез идентифицирането на ензим, който може да се насочи конкретно към механизмите, по които функционират клетките, а не към цялостния план за клетъчна функция, учените трябва да могат да излязат с още по-прецизно лечение, при това с по-малко рискове.

По-просто, ако инструментите за редактиране могат да позволят на учените да променят дейността на гена, без да правят постоянни – и потенциално опасни – промени в самия ген, това изглежда като по-добра опция.

„ДНК е постоянна, но това, което винаги се променя, са съобщенията от РНК, които се копират от ДНК“, казват изследователите от Salk Силвана Конерман от Медицински институт, Хауърд Хюс и Хана Грей, които са част от авторите на изследването.

„Да можеш да модулираш тези послания чрез директно контролиране на РНК има важни последици за влиянието върху съдбата на клетката.“

Изследователите първо са идентифицирали семейство ензими, които наричат CRISPR-Cas13d, и използват тази алтернативна система, за разпознаване и изрязване на РНК. Първите им опити са били свързани с лечението на деменция, като екипът показва, че инструментът може да се използва за коригиране на протеиновите дисбаланси в клетките на пациенти с деменция.

„В нашата предишна работа открихме ново семейство CRISPR, което може да се използва за проектиране на РНК директно вътре в човешките клетки“, казва Патрик Хсу, друг от авторите на новото изследване.

„Сега, след като успяхме да визуализираме структурата на Cas13d, можем да видим по-подробно, как ензимът се насочва към РНК и как е способен да намали РНК. Тези прозрения ни позволяват да подобрим системата и да направим процеса по-ефективен, проправяйки пътя за нови стратегии за лечение на РНК-базирани заболявания. „