Команда ученых из Вагенингенского университета и Института Ван Анделя (Нидерланды) нашла способ использовать химические различия клеток для борьбы с онкологией. С помощью модифицированного варианта генного редактора CRISPR, известного как ThermoCas9, исследователи смогли безошибочно отличить опухолевую ДНК от здоровой и прицельно разрезать исключительно мутировавшие участки. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Раковые клетки превосходно умеют уклоняться от внимания иммунной системы, но их выдают тончайшие химические метки, прикрепленные к нитям ДНК. Эти метилированные концы регулируют включение и выключение генов. В злокачественных новообразованиях алгоритмы метилирования сильно нарушены, что формирует уникальный молекулярный «отпечаток пальца», отличающий смертоносную опухоль от нормальных биологических тканей.
В основе новой методики лежит фермент ThermoCas9, обнаруженный в бактериях несколько лет назад. Как и другие классические системы CRISPR, его можно запрограммировать на поиск и разрезание определенных генетических последовательностей. Однако структурный анализ показал, что именно эта уникальная версия фермента способна физически распознавать разницу между метилированными и неметилированными участками генома.
В ходе эксперимента ученые внедрили систему ThermoCas9 в две культуры человеческих клеток, выращенных в чашках Петри: одни были полностью здоровыми, другие — опухолевыми. Результат оказался феноменальным: генный редактор безошибочно идентифицировал химические различия, успешно разрезав ДНК внутри раковых клеток, при этом оставив генетический материал здоровых образцов абсолютно целым и нетронутым.
Механизм такой избирательности кроется в способе связывания фермента с ДНК. Перед разрезанием система должна прикрепиться к короткой последовательности распознавания (PAM). У ThermoCas9 эта зона включает участок метилирования человека. Наличие метильной группы в здоровой клетке работает как застрявший в замочной скважине мусор: фермент просто не может физически прикрепиться к нити, благодаря чему ДНК остается в безопасности.
Несмотря на грандиозный успех эксперимента, технология пока находится на ранней стадии. Ученым еще предстоит доказать, что производимые разрезы ДНК достаточно серьезны, чтобы гарантированно спровоцировать гибель раковой клетки. В будущем этот молекулярный инструмент сможет стать универсальной стратегией для лечения не только взрослых опухолей, но и тяжелых детских онкологических и аутоиммунных заболеваний.
Ранее Наука Mail рассказывала, что исследователи обнаружили у людей ген для восстановления конечностей.
