20:00 
Команда инженеров из Университета Флориды разработала новую форму технологии CRISPR, которая может сделать диагностику и лечение более безопасными, точными и доступными, одновременно открывая двери для совершенно новых способов борьбы с болезнями.
Впервые сообщалось в препринте 2024 года, а теперь официально опубликовано в Nature Biotechnology. Эта работа создает первую в мире систему, которая использует ДНК, а не РНК, для управления CRISPR. ферменты к своей цели, переворачивая давнюю парадигму.
Чтобы понять, почему это важно, полезно задуматься о том, как работают клетки.
Внутри каждой клетки находится ДНК — главное руководство по эксплуатации организма. Но клетки не используют этот первоначальный план напрямую. Вместо этого они создают рабочие копии, или РНК, которые несут инструкции по построению белков и выполнению функций.
Эти копии РНК подобны ксерокопиям оригинального руководства, и иногда в этих копиях есть ошибки».
Пиюш Джайн, ведущий автор исследования, доцент и профессор Шах Райзинг, факультет химической инженерии, Университет Флориды
Эти ошибки могут иметь серьезные последствия. При таких заболеваниях, как рак, клетки могут производить слишком много ошибочных копий. или следовать неверным инструкциям, что приводит к неконтролируемому росту или другим проблемам.
В течение многих лет ученые использовали CRISPR для нацеливания и разрезания генетического материала, часто сосредотачиваясь на внесении необратимых изменений в саму ДНК. Совсем недавно исследователи разработали инструменты для нацеливания на РНК, которые Джайн назвал рабочими копиями, предлагая способ вмешательства без изменения основного генетического кода.
Но эти подходы сопряжены с компромиссами, - сказал он.
"Существующие методы нацеливания на РНК. Системы CRISPR полагаются на направляющие РНК для поиска своих целей», — сказал Джайн. «Хотя они эффективны, они иногда могут воздействовать на непреднамеренные молекулы, создавая нецелевые эффекты. Они также могут быть дорогостоящими и менее стабильными».
Новая система использует другой подход.
Вместо того, чтобы использовать РНК в качестве ориентира, команда разработала CRISPR для использования ДНК, которая, естественно, более стабильна и ее легче производить. Это позволяет системе более точно идентифицировать и воздействовать на определенные молекулы РНК внутри клетки.
На практике это означает, что ученые могут сосредоточиться на исправлении или контроле «ксерокопий», не нарушая оригинал. план.
"Это дает нам возможность исправлять или настраивать инструкции, которые использует клетка, в режиме реального времени, без немедленного изменения ДНК", - сказал Джайн.
Такой дополнительный уровень контроля может быть важен для безопасности пациентов. Нацеливаясь в первую очередь на РНК, ученые могут снизить вредную активность, например, сигналы, вызывающие заболевания, прежде чем принимать решение о необходимости постоянных генетических изменений.
Команда также обнаружила, что их система значительно снижает непреднамеренные эффекты по сравнению с существующими подходами, улучшая ситуацию. точность на несколько порядков в некоторых случаях.
Помимо точности, новая технология может также снизить затраты.
"Направляющие ДНК гораздо дешевле и проще в изготовлении, чем направляющие РНК, и они гораздо более стабильны", - сказал Джайн. "Хотя молекулы РНК быстро разрушаются, ДНК может оставаться неповрежденной в течение длительного времени".
В совокупности эти преимущества могут сделать инструменты на основе CRISPR более доступными как для исследований, так и для клинического использования. Этот революционный инструмент упрощается. клиническая диагностика путем раннего выявления вирусов, таких как ВИЧ, и выявления гепатита С со 100% точностью.
Соавторами исследования являются докторанты и постдокторанты из лаборатории Джайна: Карлос Ороско, Бойю Хуанг и Сантош Рананавер.
"Этот проект потребовал большой настойчивости и творческого подхода, потому что мы изучали идею, которая бросала вызов традиционному мышлению", - сказал Ороско. "Это было мощное напоминание о том, что. научный прогресс часто начинается с подвергания сомнению идеи, которые мы считаем само собой разумеющимися».
Забегая вперед, исследователи видят потенциальные возможности применения, начиная от более точных методов лечения и заканчивая улучшенной диагностикой и новыми способами изучения того, как развиваются заболевания.
Параллельно команда изучает, как аналогичные технологии могут быть использованы в таких областях, как трансплантация органов, где инструменты редактирования генов могут помочь восстановить донорские органы вне тела, прежде чем они будут трансплантированы пациентам.
А новая система CRISPR, управляемая ДНК, все еще находится на ранней стадии, федеральные агентства, в том числе Национальные институты здравоохранения, Федеральное управление по лекарственным средствам и Агентства перспективных исследований в области здравоохранения, продвигают разработку и внедрение этих инструментов в клинику.
По оценкам Джайн, первые узконаправленные приложения могут появиться в течение нескольких лет, особенно в условиях, когда клетки или ткани обрабатываются вне организма. Более широкое клиническое использование потребует дополнительных испытаний и одобрения регулирующих органов.
