CRISPR научили включать ультразвуком — в нужной точке организма

Одна из главных проблем генного редактирования заключается уже не в том, чтобы научиться изменять ДНК.

Это человечество умеет.Гораздо сложнее сделать так, чтобы редактор сработал только в нужной ткани, в нужных клетках и в нужный момент.

Исследователи Стэнфордского университета продемонстрировали на мышах систему CRISPR, которую можно дистанционно активировать светом — в том числе глубоко внутри организма при помощи сфокусированного ультразвука.

Генетический редактор с выключателем

Учёные работали не с привычным Cas9, а с более компактным белком Cas12f.

Небольшой размер позволил поместить сам редактор и направляющую РНК в один аденоассоциированный вирусный вектор. Такой вектор доставляет генетическую конструкцию в клетки, но после доставки она остаётся практически неактивной.

К Cas12f добавили светочувствительный белковый «замок».

В темноте он удерживает редактор в выключенном состоянии. Под действием голубовато-зелёного света структура замка меняется — и Cas12f получает возможность разрезать ДНК в заданном месте.

В экспериментах на мышах исследователи смогли таким образом запускать редактирование в отдельных участках скелетных мышц.

Но свет плохо проходит через ткани.

Поэтому для мозга и других глубоко расположенных областей понадобилось более необычное решение.

Звук, который превращается в свет

Выражение «CRISPR включается звуком» звучит эффектно, но требует уточнения.

Ультразвук не активирует генетический редактор напрямую.

В кровоток мышей вводили специальные механолюминесцентные частицы. Они остаются тёмными, пока на них не направят сфокусированный ультразвук. Под его воздействием частицы испускают свет — и уже этот свет снимает блокировку с Cas12f.

Получается цепочка:

ультразвук → локальная вспышка света → включение CRISPR → редактирование ДНК.

Ультразвуковой луч можно сфокусировать на небольшой области организма. Благодаря этому исследователи запускали генетическое редактирование в выбранной мышце или в определённой части мозга мыши, не устанавливая внутрь оптоволокно или другой источник света.

Система присутствовала и в соседних тканях, но оставалась там преимущественно выключенной.

Почему это важно

Современная генная терапия сталкивается сразу с двумя задачами.

Сначала редактор необходимо доставить в организм. Затем нужно не позволить ему работать повсюду, куда он сумел попасть.

Обычный CRISPR напоминает специалиста, которого отправили в огромное здание с заданием заменить одну строку в одном документе. Но если инструкция недостаточно точна, он может открыть не ту дверь.

Новая система добавляет второй уровень контроля.

Редактор заранее доставляют в клетки, а разрешение на работу дают извне — только выбранному участку ткани.

Теоретически такой подход может оказаться полезным при лечении заболеваний, требующих локального вмешательства: опухолей, болезней мышц, отдельных неврологических нарушений или генетических патологий, затрагивающих конкретный орган.

До лечения людей ещё далеко

Пока речь идёт о доказательстве принципа на мышах, а не о готовой медицинской технологии.

Доставка компонентов всё равно требует инъекций. Необходимо проверить долгосрочную безопасность вирусных векторов и светящихся частиц, иммунную реакцию, возможное редактирование вне намеченной области и точность метода в организме человека.

Есть и принципиальный момент: внешний сигнал можно выключить, но уже внесённое изменение ДНК останется.

Поэтому такой переключатель уменьшает риски, но не делает генетическое редактирование автоматически обратимым или абсолютно безопасным.

И всё же направление выглядит важным.

Мы уже научились исправлять отдельные буквы в тексте ДНК.

Теперь генетическая медицина пытается научиться нажимать кнопку:

«Редактировать только этот абзац».