Южнокорейские ученые совершили прорыв в геномном редактировании: они научились повышать точность исправления мутаций, используя естественный процесс в клетках — аутофагию.

Результаты опубликованы в издании Nucleic Acids Research.

Команда доктора Хе Джин Нам из Корейского научно-исследовательского института химических технологий (KRICT) вместе с коллегами из Сеульского национального университета обнаружила, что если активировать аутофагию — например, лишая клетки питательных веществ или блокируя белок mTOR, — эффективность редактирования генов по механизму гомологичной рекомбинации (HR) вырастает втрое. Это подтвердили не только в пробирке, но и в живых клетках пациентов с мутацией гена MPZL2 (связанной с глухотой), а также в опытах на мышах.

Гомологичная рекомбинация (HR) — точный способ починки разрывов ДНК, при котором клетка использует здоровую копию гена как шаблон для исправления ошибки.

CRISPR-Cas9 работает как молекулярные ножницы: разрезает ДНК, чтобы исправить ошибки в генах. Но чаще всего клетка «чинит» разрыв неаккуратно — через NHEJ (негомологичное соединение концов), что приводит к новым мутациям. HR — более точный способ починки, но он срабатывает редко. Ранее ученые пытались усилить HR, меняя клеточный цикл или подавляя NHEJ, но это было токсично и плохо работало в разных типах клеток.

Аутофагия — процесс, при котором клетка перерабатывает собственные поврежденные компоненты — неожиданно помогла. Когда ее запускали, эффективность HR-редактирования увеличивалась в 1,4–3,1 раза. Без аутофагии улучшений не было. Даже модификации CRISPR (nCas9 и dCas9) стали работать лучше. Оказалось, аутофагия помогает накапливать вокруг Cas9 белки, нужные для точного ремонта ДНК.

В клетках пациентов с мутацией MPZL2 метод втрое повысил экспрессию исправленного гена. В сетчатке мышей редактирование тоже стало эффективнее в три раза.

Использование аутофагии для усиления HR — это прорыв, который решает главные проблемы геномного редактирования, — говорит доктор Нам.

Этот метод может:

• Упростить лечение генетических болезней — от наследственной слепоты до муковисцидоза.
• Снизить риск ошибок при редактировании, что критично для терапии.
• Работать в живых организмах, а не только в пробирке.
• Быть универсальным — подходит для разных версий CRISPR.

Пока неясно, как аутофагия повлияет на долгосрочную стабильность отредактированных клеток. Возможны побочные эффекты: аутофагия в избытке может привести к гибели клетки. Нужны исследования на приматах.

Ранее мы разбирались, на что способна технология CRISPR.