Геномный редактор CRISPR научили уничтожать раковые клетки по мутации
Ученые изменили систему CRISPR/Cas так, чтобы она включалась только в клетках с опасной мутацией или вирусной РНК. В опытах такой подход замедлил рост раковых клеток и не затронул здоровые.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 7 мая. /Новости науки/. Биологи из США и Германии разработали вариант геномного редактора CRISPR/Cas, который может избирательно уничтожать клетки с раковыми мутациями или вирусной РНК. Система на основе белка Cas12a2 распознает заданный молекулярный сигнал и после этого начинает разрушать ДНК внутри клетки, сообщила пресс-служба медицинской школы Университета Юты. 
«Изученная нами вариация фермента Cas12a2 оказалась чрезвычайно избирательной по характеру действия. Она не затрагивает здоровые клетки, в геноме которых нет искомой мутации, что позволяет использовать данный пептид в качестве базы для терапии рака, у которой не будет побочных эффектов. Это в прошлом считалось невозможным», — сказал доцент Университета Юты Лю Ян.
CRISPR/Cas работает у бактерий как защитная система против вирусов. Она узнает чужой генетический материал и помогает его разрушить. На основе этой системы ученые создали редакторы ДНК и РНК. За разработку метода CRISPR/Cas9 в 2020 году присудили Нобелевскую премию по химии.
Новая работа использует белок Cas12a2. Его нашли у бактерий рода Sulfuricurvum, которые живут в нефтяных скважинах. В отличие от многих других CRISPR-систем, Cas12a2 можно настроить на распознавание РНК, связанной с конкретной мутацией или вирусом. После такого сигнала белок начинает резать ДНК клетки. Для больной клетки это становится смертельным повреждением.
Ученые проверили подход на клетках с мутацией гена KRAS. Такие мутации часто связаны с агрессивными формами рака, в том числе с раком легких. Исследователи создали РНК-шаблон для мутантной версии KRAS и ввели его вместе с Cas12a2 в культуру здоровых и опухолевых клеток.
В опытах система уничтожала значительную часть раковых клеток и замедляла их рост примерно на 50%. При этом здоровые клетки с нормальной версией гена KRAS не пострадали. По данным авторов, эффект был сопоставим с действием классического химиопрепарата цисплатина, но без заметного повреждения нормальных клеток в лабораторной модели. 
Исследователи также рассматривают Cas12a2 как основу для борьбы с клетками, зараженными вирусами. Такой редактор можно настроить на вирусную РНК, которая есть только в пораженной клетке. Это открывает путь к терапии, которая не просто исправляет ДНК, а убирает из организма клетки с опасным молекулярным признаком.
Пока речь идет о доклинических опытах. Перед применением у пациентов ученым нужно проверить доставку Cas12a2 в опухоль, безопасность системы и риск ошибочного повреждения клеток. Но сама идея важна: CRISPR можно использовать не только как «редактор», но и как точное средство для уничтожения клеток с заданной мутацией.
«Изученная нами вариация фермента Cas12a2 оказалась чрезвычайно избирательной по характеру действия. Она не затрагивает здоровые клетки, в геноме которых нет искомой мутации, что позволяет использовать данный пептид в качестве базы для терапии рака, у которой не будет побочных эффектов. Это в прошлом считалось невозможным», — сказал доцент Университета Юты Лю Ян.
CRISPR/Cas работает у бактерий как защитная система против вирусов. Она узнает чужой генетический материал и помогает его разрушить. На основе этой системы ученые создали редакторы ДНК и РНК. За разработку метода CRISPR/Cas9 в 2020 году присудили Нобелевскую премию по химии.
Новая работа использует белок Cas12a2. Его нашли у бактерий рода Sulfuricurvum, которые живут в нефтяных скважинах. В отличие от многих других CRISPR-систем, Cas12a2 можно настроить на распознавание РНК, связанной с конкретной мутацией или вирусом. После такого сигнала белок начинает резать ДНК клетки. Для больной клетки это становится смертельным повреждением.
Ученые проверили подход на клетках с мутацией гена KRAS. Такие мутации часто связаны с агрессивными формами рака, в том числе с раком легких. Исследователи создали РНК-шаблон для мутантной версии KRAS и ввели его вместе с Cas12a2 в культуру здоровых и опухолевых клеток.
В опытах система уничтожала значительную часть раковых клеток и замедляла их рост примерно на 50%. При этом здоровые клетки с нормальной версией гена KRAS не пострадали. По данным авторов, эффект был сопоставим с действием классического химиопрепарата цисплатина, но без заметного повреждения нормальных клеток в лабораторной модели. 
Исследователи также рассматривают Cas12a2 как основу для борьбы с клетками, зараженными вирусами. Такой редактор можно настроить на вирусную РНК, которая есть только в пораженной клетке. Это открывает путь к терапии, которая не просто исправляет ДНК, а убирает из организма клетки с опасным молекулярным признаком.
Пока речь идет о доклинических опытах. Перед применением у пациентов ученым нужно проверить доставку Cas12a2 в опухоль, безопасность системы и риск ошибочного повреждения клеток. Но сама идея важна: CRISPR можно использовать не только как «редактор», но и как точное средство для уничтожения клеток с заданной мутацией.
