Генетичні ножиці несуть небажані мутації

Генетичні ножиці CRISPR/Cas9 вважають особливо точним інструментом молекулярної біології. Однак недавнє дослідження показало, що методика не безгрішна.
Згідно з отриманими результатами у мишей генетичні ножиці не тільки виправляють конкретні мутації, але і викликають сотні інших змін. Важливо: поширені алгоритми, які вчені розробили для передбачення можливих побічних ефектів, не прогнозують всіх незапланованих мутації.
Жоден інший метод молекулярної біології не наробив стільки шуму, як генетичні ножиці CRISPR/Cas9 в останні роки. І не дивно, адже завдяки йому можна прицільно втручатися в геном практично будь-якого організму. Метод є не тільки найточнішим з усіх, розроблених до нього, а особливо легкий і економічно вигідний.
З моменту відкриття методу вчені все успішніше його тестували і розробляли. Так, завдяки універсальному інструменту вони зцілили мишей від спадкової м’язової дистрофії Дюшена, змінили Альцгеймера мутації в людських клітинах і ліквідували дефект гена серповидноклітинної анемії. Завдяки багатообіцяючим результатами в Китаї стартують перші клінічні дослідження, інші повинні початися в наступному році в США.
Незважаючи на ейфорію, генетичні ножиці не позбавлені недоліків. Інколи вони викликають мутації на тих ділянках ДНК, які, за задумом медиків, не повинні були змінюватися. У дослідженнях вчені користуються спеціальним алгоритмом для передбачення: він визначає, які ділянки геному найімовірніше потраплять під дію ножиць, і потім детальніше до них придивляються.
І Келлі Шефер (Kellie Schaefer) і її колеги зі Стенфордського університету попереджають: далеко не всі небажані зміни можна виявити завдяки алгоритмам-передбачення. «Вони добре спрацьовують, коли CRISPR випробують на клітинах чи тканинах в чашці Петрі», – пояснив співавтор Александер Бассюк (Alexander Bassuk) з Університету штату Айова.
Щоб з’ясувати, як все виглядає на живих тварин, вчені проаналізували цілий геном мишей, на яких у попередніх дослідженнях відчували генетичні ножиці.
Аналіз показав: як і планувалося, в геномі тварин CRISPR/Cas9 успішно виправив мутації одного гена, що призводило до сліпоти. І крім цього, команда виявила численні інші зміни, очевидно, спровоковані генетичними ножицями. У двох гризунів методика породила понад 1500 мутацій, які торкнулися окремі нуклеотиди. До цього додалися ще більше сотні більш суттєвих змін, при яких цілі генетичні ділянки або стиралися, або доповнювалися.
Здивувало те, що жодна з цих ДНК-мутацій не була передбачена комп’ютерним алгоритмом. Для вчених це означає: «Той, хто відмовляється від повного секвенування генома, щоб виявити непередбачувані ефекти, може пропустити важливі мутації, – пояснив співавтор Стефан Цан (Stephen Tsang) з Медичного центру Колумбійського університету в Нью-Йорку. – При цьому зміна навіть одного-єдиного нуклеотиду може мати суттєві наслідки».
Однак Шеффер з колегами бити на сполох не хоче. Вона повідомляє, що згідно з результатами спостереження досліджуваних гризунам нічого не бракує. «Ми все ще захоплюємося CRISPR! – зауважила колега Шефер Звинувачує Магаян (Vinit Mahajan).– Але ми медики і знаємо, що кожна терапія потенційно має побічні ефекти».
Важливо усвідомлювати ймовірну небезпеку застосування генетичних ножиць. «Ми сподіваємося, що наші результати будуть заохотять інших вчених, які вдаються до техніки CRISPR, вивчати всю послідовність геному і порівнювати різні версії інструменту, щоб знайти найбільш надійну і точну для власних цілей методику редагування ДНК», – резюмував Цан.