В нынешнем году Нобелевскую премию по химии получили американка Дженнифер Дудна и француженка Эмманюэль Шарпантье за развитие метода редактирования генома. Нобелевский комитет сообщает, что открытие «оказало революционное влияние на науку о жизни, вносит свой вклад в новые методы лечения рака и может воплотить мечту о лечении наследственных болезней»

Впервые в истории премии награду по химии получают сразу две женщины, впервые общественное признание метода идет рука об руку с признанием научным, впервые поклонники и критики признают неординарность открытия и понимают, что потенциал метода только еще предстоит оценить.

Дудна и Шарпантье, занимавшиеся изучением бактериальной «иммунной системы» CRISPR, в сравнительно короткий срок не только детально изучили данную систему, но и внесли ряд инновационных идей, которые и привели к становлению одной из самых популярных методик - CRISPR-Cas.

Система CRISPR была обнаружена в 1987 году. Однако, кроме описательной части, а именного того, что некоторая часть генома E. coli представляет собой идентичные повторяющиеся последовательности, разделенные неповторяющимися последовательностями (спейсерами) [PMID 3316184], ничего отмечено не было. Далее подобные повторяющиеся последовательности были обнаружены у различных бактерий и эти последовательности и получили название CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats — короткие палиндромные  повторы, регулярно расположенные группами), а в 2002 году были открыты гены локусов CRISPR, кодирующие белки Cas [PMID 11952905]. Была показана связь CRISPR с адаптивными иммунитетом, после того, как обнаружили, что спейсеры соответствуют определенным последовательностям различных фагов [doi:10.1099/mic.0.27437-0 и doi:10.1186/1745-6150-1-7].

В дальнейшем были изучены все компоненты системы CRISPR, и большой ряд белков Cas [doi:10.1126/science.1138140], и процессированная CRISPR-РНК (crRNA) и транс-активирующая РНК (tracrRNA). Дудна и Шарпантье принимали активное участие в исследовании всех этих механизмов. Именно им пришла в голову замечательная мысль объединения crRNA и tracrRNA в единую молекулу, что и позволило в комплексе с белком Cas9 сформировать ту самую методику редактирование генома, которая позволяет не только вырезать необходимые части генома, но и вставлять на их место новые. На сегодняшний день метод позволяет провести манипуляции по удалению или добавлению в геном даже единичного нуклеотида. Метод позволил не только относительно точно, но и достаточно быстро вносить коррекцию в геном, активировать и дезактивировать различные гены, создавать химерные организмы.

В 2013 году появились работы, показавшие, что редактировать можно и эукариотические клетки [doi:10.1089/hum.2015.091], а уже в 2015 году появилось сообщение о первом редактировании генома человеческого эмбриона, проведенном учеными из Китая [doi:10.1007/s13238-015-0153-5 и doi:10.1038/nature.2015.18947]. Появились работы, показывающие, что можно снизить погрешность метода фактически до нуля.

Разработанный метод нашел свое применение в медицине и биологии. С помощь CRISPR-Cas9 создаются новые технологии для лечения рака, сложных инфекционных заболеваний, заболеваний связанных с нарушение экзо- и эндокринных функций. Многие клеточные и внеклеточные механизмы стало возможно исследовать, опираясь на разработанный метод.

Система редактирования генома CRISPR-Cas9 активно используется и в нашем Институте. Создаются клеточные линии, моделирующие ряд заболеваний. Так был получен ряд иммортализированных клеточных линий, редактируются геномы высоко дифференцированных клеток с целью изменения экспрессионного спектра.

Коллектив Института присоединяется к поздравлениям в адрес Дудна и Шарпантье в связи с получением заслуженной награды.

Новость подготовил © Гасанов В.А.

15.10.2020