«Молекулярный крючок» позволяет встраивать гены без «переломов костей»
Китайские ученые разработали систему редактирования генома KNIT Editing, которая встраивает крупные фрагменты ДНК с эффективностью до 89%, избегая опасных разрывов ДНК
Короткое резюме
Группа под руководством доцента Ван Хайфэна из Школы наук о жизни Университета Цинхуа разработала систему KNIT Editing (KE), которая подобно «молекулярному крючку» создаёт одиночный разрез в одной цепи ДНК для точного встраивания крупных фрагментов генов. Технология достигает эффективности до 89% и поддерживает интеграцию фрагментов ДНК от 0,7 до более 10 тысяч пар оснований. Работа опубликована в журнале Nature и опровергает традиционное представление о низкой эффективности редактирования генома с помощью одиночных разрезов.
Традиционная технология CRISPR-Cas9 действует как «молекулярные ножницы», разрезая обе цепи ДНК, что запускает неконтролируемые механизмы экстренной репарации и создаёт риски для безопасности. Исследователи из Цинхуа обнаружили, что при подведении донорной ДНК достаточно близко к месту одиночного разреза, возможно эффективно запустить репарацию и встраивание фрагмента. Версия KE2 дополнительно рекрутирует больше донорных ДНК-матриц, повышая эффективность встраивания до 1,5 раза на некоторых локусах, при этом практически полностью исключая хромосомные транслокации и нежелательные мутации.
KE-система была успешно протестирована для коррекции генетических заболеваний и в производстве CAR-T клеток для иммунотерапии рака. Технология позволила восстановить экспрессию нормального гена LIPA в клеточной модели болезни дефицита лизосомной кислой липазы, а также достичь точной интеграции CAR-гена в клинически значимый локус TRAC со средней эффективностью около 32% (до 40,6%), сохраняя противоопухолевую активность клеток. Команда планирует оптимизировать системы доставки и исследовать молекулярные механизмы для расширения применения технологии в прецизионной медицине.
Высокая эффективность без двухцепочечных разрывов
KE-система достигает эффективности встраивания фрагментов ДНК до 89%, работая только с одноцепочечными разрезами, что радикально снижает риск геномной нестабильности
Революция в понимании механизмов репарации
Исследование впервые доказывает, что пространственное привлечение донорной ДНК к месту одноцепочечного разреза способно эффективно запускать механизм гомологичной репарации
Клинический потенциал для CAR-T терапии
KE-система обеспечивает безопасную и эффективную интеграцию CAR-гена в T-клетки (до 40,6%) без использования вирусных векторов и инактивации двухцепочечных разрывов
Практическое применение для лечения наследственных болезней
Технология успешно восстановила функцию гена LIPA в модели LAL-D заболевания, показав способность преодолевать проблему множественных мутаций одного гена
Текст сгенерирован с использованием ИИ
