Редактировать отдельные «буквы» ДНК учёные уже умеют. Гораздо сложнее заменить сразу крупный участок гена — особенно без двухцепочечного разрыва ДНК.
Новая работа в журнале Nature описывает прайм-сборку (рrime assembly) — метод, который расширяет возможности прайм-редактирования и позволяет встраивать в заданные участки генома фрагменты ДНК размером в несколько тысяч нуклеотидов.
Система создаёт на двух цепях ДНК короткие одноцепочечные 3′-«хвосты». Они подбираются так, чтобы совпадать с концами донорного фрагмента. После этого клеточные механизмы сами достраивают и соединяют молекулу.
По принципу это напоминает сборку Гибсона — способ соединения фрагментов ДНК в пробирке. Только здесь подобная сборка происходит непосредственно внутри живой клетки.
В одном из экспериментов исследователи работали с геном TINF2, мутации которого связаны с тяжёлыми нарушениями поддержания теломер. Они заменили участок длиной 106 нуклеотидов, сохранив при этом аминокислотную последовательность белка. В клетках K562 эффективность редактирования достигала 33,1%.
Авторы также показали интеграцию донорных последовательностей размером до 12,1 килобазы и возможность крупных перестроек уже существующего генома вплоть до мегабазного масштаба.
Особенно важно, что прайм-сборка работала не только в лабораторных клеточных линиях, но и в первичных человеческих CD34+ гемопоэтических клетках и Т-лимфоцитах, включая неделящиеся клетки. Эффективность там пока значительно ниже, но сам факт такого редактирования расширяет потенциальную область применения метода.
Интересна и идея терапии, не зависящей от конкретной мутации. Вместо создания отдельного инструмента для каждой мутации можно попытаться заменить или перекодировать сразу целый проблемный участок гена.
То есть принцип может измениться: одна мутация → одно исправление на один участок гена → одна универсальная конструкция.
Пока прайм-сборка остаётся экспериментальной технологией. Её ещё предстоит сделать эффективнее в терапевтически важных клетках и решить задачу доставки компонентов непосредственно в организм.
Но сама концепция показывает важный сдвиг в генной инженерии: редактирование генома постепенно переходит от разрезания ДНК к её программируемой сборке внутри клетки.
