Редагувати окремі «літери» ДНК учені вже вміють. Набагато складніше замінити відразу велику ділянку гена — особливо без дволанцюгового розриву ДНК.
Нова робота в журналі Nature описує прайм-збірку (prime assembly) — метод, який розширює можливості прайм-редагування й дозволяє вбудовувати в задані ділянки генома фрагменти ДНК розміром у кілька тисяч нуклеотидів.
Система створює на двох ланцюгах ДНК короткі одноланцюгові 3′-«хвости». Їх добирають так, щоб вони збігалися з кінцями донорного фрагмента. Після цього клітинні механізми самі добудовують і з'єднують молекулу.
За принципом це нагадує збірку Гібсона — спосіб з'єднання фрагментів ДНК у пробірці. Тільки тут подібна збірка відбувається безпосередньо всередині живої клітини.
В одному з експериментів дослідники працювали з геном TINF2, мутації якого пов'язані з тяжкими порушеннями підтримання теломер. Вони замінили ділянку завдовжки 106 нуклеотидів, зберігши при цьому амінокислотну послідовність білка. У клітинах K562 ефективність редагування сягала 33,1%.
Автори також показали інтеграцію донорних послідовностей розміром до 12,1 кілобази та можливість великих перебудов уже наявного генома аж до мегабазного масштабу.
Особливо важливо, що прайм-збірка працювала не лише в лабораторних клітинних лініях, а й у первинних людських CD34+ гемопоетичних клітинах і Т-лімфоцитах, включно з клітинами, що не діляться. Ефективність там поки що значно нижча, але сам факт такого редагування розширює потенційну сферу застосування методу.
Цікавою є й ідея терапії, що не залежить від конкретної мутації. Замість створення окремого інструмента для кожної мутації можна спробувати замінити або перекодувати відразу цілу проблемну ділянку гена.
Тобто принцип може змінитися: одна мутація → одне виправлення на одну ділянку гена → одна універсальна конструкція.
Поки що прайм-збірка залишається експериментальною технологією. Її ще належить зробити ефективнішою в терапевтично важливих клітинах і розв'язати завдання доставки компонентів безпосередньо в організм.
Але сама концепція показує важливий зсув у генній інженерії: редагування генома поступово переходить від розрізання ДНК до її програмованої збірки всередині клітини.
