Корейская исследовательская группа совершила прорыв в области генного редактирования, значительно увеличив его точность путем оптимизации ключевого механизма восстановления ДНК — гомологичной рекомбинации. Исследование, опубликованное в журнале Nucleic Acids Research (NAR), показало, что активация аутофагии, естественного клеточного процесса утилизации, позволяет повысить точность редактирования генома на основе метода CRISPR–Cas9 в 1,4–3,1 раза.
Ученые выяснили, что активация аутофагии, осуществляемая как за счет голодания клеток, так и с помощью ингибиторов mTOR, значительно усиливает точность редактирования, особенно в контексте гомологичной рекомбинации, которая обычно встречается редко. Подход был успешно протестирован на клетках с генетическими мутациями и в живых организмах, включая мышей, что открывает перспективы для терапевтического применения.
Обычно технология CRISPR–Cas9 вызывает разрывы двойной спирали ДНК, которые затем восстанавливаются. Однако в большинстве случаев используется менее точный метод — не-гомологичное соединение концов, который приводит к ошибкам. Гомологичная рекомбинация является более точным механизмом, но активация этого пути встречает трудности из-за токсичных эффектов и сложностей адаптации к разным клеткам.
На основании гипотезы о том, что аутофагия может сместить баланс в сторону точного восстановления ДНК, проведенные эксперименты подтвердили увеличение точности редактирования при работе с различными генами и вставками ДНК. В клетках, не способных к аутофагии, такого эффекта не зафиксировано, подчеркивая значимость этого процесса. Даже улучшенные версии CRISPR, такие как nCas9 и dCas9, показали повышенную точность в условиях активации аутофагии.
По мнению исследователей, эти результаты открывают новые горизонты для развития генной терапии, делая ее более безопасной и точной. Ранее ученые также разработали устройство для выявления редких генетических мутаций.