Генетические ножницы CRISPR/Cas9 считают особо точным инструментом молекулярной биологии. Однако недавнее исследование показало, что методика не безгрешна.
Согласно полученным результатам у мышей генетические ножницы не только исправляют конкретные мутации, но и вызывают сотни других изменений. Важно: распространенные алгоритмы, которые ученые разработали для предсказания возможных побочных эффектов, не прогнозируют всех незапланированных мутации.
Ни один другой метод молекулярной биологии не наделал столько шума, как генетические ножницы CRISPR/Cas9 в последние годы. И не удивительно, ведь благодаря ему можно прицельно вмешиваться в геном практически всякого организма. Метод является не только самым точным из всех, разработанных к нему, а особенно легкий и экономически выгодный.
С момента открытия метода ученые все успешнее его тестировали и разрабатывали. Так, благодаря универсальному инструменту они исцелили мышей от наследственной мышечной дистрофии Дюшена, изменили Альцгеймера мутации в человеческих клетках и ликвидировали дефект гена серповидноклеточной анемии. Благодаря многообещающим результатам в Китае стартуют первые клинические исследования, другие должны начаться в следующем году в США.
Несмотря на эйфорию, генетические ножницы не лишены недостатков. Порой они вызывают мутации на тех участках ДНК, которые, по замыслу медиков, не должны были меняться. В исследованиях ученые пользуются специальным алгоритмом для предсказания: он определяет, какие участки генома вероятнее всего попадут под действие ножниц, и потом подробнее к ним присматриваются.
И Келли Шефер (Kellie Schaefer) и ее коллеги из Стэнфордского университета предупреждают: далеко не все нежелательные изменения можно обнаружить благодаря алгоритмам-предсказания. «Они хорошо срабатывают, когда CRISPR испытают на клетках или тканях в чашке Петри», – пояснил соавтор Александер Бассюк (Alexander Bassuk) из Университета штата Айова.
Чтобы выяснить, как все выглядит на живых животных, ученые проанализировали целый геном мышей, на которых в предыдущих исследованиях испытывали генетические ножницы.
Анализ показал: как и планировалось, в геноме животных CRISPR/Cas9 успешно исправил мутации одного гена, что приводило к слепоте. И кроме этого, команда обнаружила многочисленные другие изменения, очевидно, спровоцированные генетическими ножницами. У двух грызунов методика породила более 1500 мутаций, которые затронули отдельные нуклеотиды. К этому добавились еще более сотни более существенных изменений, при которых целые генетические участка или стирались, или дополнялись.
Удивило то, что ни одна из этих ДНК-мутаций не была предусмотрена компьютерным алгоритмом. Для ученых это означает: «Тот, кто отказывается от полного секвенирования генома, чтобы выявить непредсказуемые эффекты, может пропустить важные мутации, – объяснил соавтор Стефан Цан (Stephen Tsang) из Медицинского центра Колумбийского университета в Нью-Йорке. – При этом смена даже одного-единственного нуклеотида может иметь существенные последствия».
Однако Шеффер с коллегами тревогу бить не хочет. Она сообщает, что согласно результатам наблюдения исследуемым грызунам ничего не хватает. «Мы все еще восхищаемся CRISPR! – отметила коллега Шефер Винит Магаян (Vinit Mahajan).– Но мы медики и знаем, что каждая терапия потенциально имеет побочные эффекты».
Важно осознавать вероятную опасность применения генетических ножниц. «Мы надеемся, что наши результаты будут поощрят других ученых, которые прибегают к технике CRISPR, изучать всю последовательность генома и сравнивать различные версии инструмента, чтобы найти наиболее надежную и точную для собственных целей методику редактирования ДНК», – резюмировал Цан.