Pojedyncze „litery” DNA naukowcy już potrafią edytować. Znacznie trudniej jest zastąpić od razu duży odcinek genu — zwłaszcza bez dwuniciowego pęknięcia DNA.
Nowa praca w czasopiśmie Nature opisuje prime assembly — metodę, która rozszerza możliwości prime editingu i pozwala wbudowywać w określone miejsca genomu fragmenty DNA o wielkości kilku tysięcy nukleotydów.
System tworzy na obu niciach DNA krótkie jednoniciowe 3′-„ogony”. Są one dobierane tak, aby pasowały do końców fragmentu donorowego. Następnie mechanizmy komórkowe same dobudowują i łączą cząsteczkę.
U podstaw przypomina to składanie Gibsona — sposób łączenia fragmentów DNA w probówce. Tylko że tutaj podobne składanie zachodzi bezpośrednio wewnątrz żywej komórki.
W jednym z eksperymentów badacze pracowali z genem TINF2, którego mutacje wiążą się z ciężkimi zaburzeniami podtrzymywania telomerów. Zastąpili odcinek o długości 106 nukleotydów, zachowując przy tym sekwencję aminokwasową białka. W komórkach K562 efektywność edycji sięgała 33,1%.
Autorzy pokazali także integrację sekwencji donorowych o wielkości do 12,1 kilobazy oraz możliwość dużych przegrupowań już istniejącego genomu aż do skali megabazowej.
Szczególnie ważne jest to, że prime assembly działała nie tylko w laboratoryjnych liniach komórkowych, ale także w pierwotnych ludzkich komórkach hematopoetycznych CD34+ i limfocytach T, w tym w komórkach niedzielących się. Efektywność jest tam na razie znacznie niższa, ale sam fakt takiej edycji rozszerza potencjalny zakres zastosowań metody.
Ciekawy jest też pomysł terapii niezależnej od konkretnej mutacji. Zamiast tworzyć osobne narzędzie dla każdej mutacji, można spróbować zastąpić lub przekodować od razu cały problematyczny odcinek genu.
To znaczy, że zasada może się zmienić: jedna mutacja → jedna poprawka na jeden odcinek genu → jedna uniwersalna konstrukcja.
Na razie prime assembly pozostaje technologią eksperymentalną. Trzeba ją jeszcze uczynić skuteczniejszą w komórkach istotnych terapeutycznie i rozwiązać zadanie dostarczania składników bezpośrednio do organizmu.
Ale sama koncepcja pokazuje ważny zwrot w inżynierii genetycznej: edycja genomu stopniowo przechodzi od przecinania DNA do jego programowalnego składania wewnątrz komórki.
