RNA-ножницы CRISPR-Cas13 привлекают значительное внимание как терапия нового поколения с меньшим количеством побочных эффектов. Они могут подавлять инфекции, устраняя вирусную РНК, например, в коронавирусах, или регулировать экспрессию генов, вызывающих заболевания.
Исследователи KAIST разработали первую в мире технологию, которая может точно находить и ацетилировать (химически модифицировать) только нужную РНК среди бесчисленных молекул РНК внутри клеток. Ожидается, что это станет ключевой технологией, которая откроет новую главу в терапии на основе РНК.
Это исследование было [опубликовано](https://doi.org/10.1038/s41589-025-01922-3) в Nature Chemical Biology.
Профессор исследовательской группы Вон До Хо из Департамента биологических наук разработал инновационную технологию, способную ацетилировать специфическую РНК в организме человека с помощью системы CRISPR-Cas13 — системы RNA-ножниц, привлекающей внимание в области регуляции генов и технологий на основе РНК.
Химическая модификация РНК
РНК может претерпевать изменения в своих свойствах и функциях посредством процесса, называемого химической модификацией — процесса регуляции генов, при котором добавляются специфические химические группы, изменяющие свойства и функции РНК без изменения её нуклеотидной последовательности.
Одной из таких химических модификаций является ацетилирование цитидина (N4-ацетилцитидин). До сих пор точная функция этой химической модификации внутри клеток не была чётко понята. В частности, велись споры о том, существует ли эта модификация в мРНК человека (РНК, которая производит белки) и какую роль она играет.
Целенаправленная система ацетилирования РНК
Чтобы преодолеть эти ограничения, исследовательская группа разработала целенаправленную систему ацетилирования РНК (dCas13-eNAT10), объединив Cas13, ножницы генов, которые точно нацелены на нужную РНК, с гиперактивным вариантом NAT10 (eNAT10), ферментом, который ацетилирует РНК. По сути, они создали технологию целенаправленной модификации РНК, которая точно выбирает и ацетилирует только нужную РНК.
Исследовательская группа продемонстрировала, что целенаправленная система ацетилирования РНК, управляемая направляющей РНК, которая определяет местонахождение специфической РНК внутри клеток, может вносить химические модификации ацетилирования в нужную РНК. Благодаря этому они подтвердили, что производство белка увеличивается в мРНК, которая подверглась химической модификации ацетилирования.
Кроме того, исследовательская группа, используя разработанную систему, впервые показала, что ацетилирование РНК облегчает транслокацию РНК из ядра клетки в цитоплазму. Это исследование демонстрирует возможность того, что химическая модификация ацетилирования также может регулировать внутриклеточную «локализацию» РНК.
Исследовательская группа также доказала, что разработанная технология может точно контролировать ацетилирование РНК в организме животного, доставляя целенаправленную систему ацетилирования РНК в печень экспериментальных мышей с помощью AAV (аденоассоциированного вируса), широко используемого вирусного вектора в генной терапии.
Это первый случай, когда показано, что технология химической модификации РНК может быть распространена на применение in vivo. Это достижение оценивается как открывающее возможности для применения в технологии генной терапии на основе РНК.
Профессор Вон До Хо, ранее разработавший технологию лечения COVID-19 с использованием RNA-ножниц и технологию активации RNA-ножниц с помощью света, заявил: «Существующие исследования химической модификации РНК сталкивались с трудностями в контроле специфичности, темпоральности и пространственности. Однако эта новая технология позволяет избирательно ацетилировать нужную РНК, открывая дверь для точных и детальных исследований функций ацетилирования РНК».
«Технология химической модификации РНК, разработанная в этом исследовании, может быть широко использована в будущем в качестве терапевтического средства на основе РНК и инструмента для регуляции функций РНК в живых организмах».
Предоставлено The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)