Аспирант разработал инструмент для точного редактирования генома
Аспирант в области биомолекулярной инженерии в Калифорнийском университете в Санта-Крус создал программу, предназначенную для упрощения точного редактирования генома, которое используется при разработке передовых методов лечения генетических заболеваний, таких как некоторые метаболические нарушения или заболевания крови, например, серповидноклеточная анемия.
Новый инструмент получил название CRISPRware. Оно образовано от CRISPR-Cas9 — основы современного редактирования генома. В основе работы лежит белок Cas9, который связывается с короткой последовательностью РНК, комплементарной определённой области генома. Эта короткая последовательность, называемая направляющей РНК, действует как устройство наведения, направляя Cas9 в точное место на ДНК.
Однако основным ограничением при нацеливании на CRISPR является короткий мотив последовательности в направляющей РНК, необходимый для связывания Cas9. Хотя существует множество инструментов, помогающих исследователям находить направляющие РНК для примерно 20 000 хорошо аннотированных кодирующих белки генов в геноме человека, они не так полезны для исследования новых или менее изученных кодирующих областей.
Чтобы решить эту проблему, кандидат наук Эрик Малекос разработал CRISPRware, позволяющую пользователям создавать направляющие РНК для любой области генома, учитывая особенности различных систем CRISPR и их уникальные требования к сайтам связывания. Программное обеспечение может сканировать весь геном и выявлять все возможные направляющие РНК, соответствующие этим ограничениям.
«На самом деле не было хорошего инструмента для настройки целевых участков генома», — сказал Малекос, исследования которого сосредоточены на небольших не охарактеризованных пептидах, продуцируемых из обширных неаннотированных участков генома.
Инструмент представлен в статье под названием «CRISPRware: программный пакет для контекстуального проектирования библиотек гРНК», опубликованной 1 июля в журнале BMC Genomics.
Инструмент интегрирован в широко используемый UCSC Genome Browser, что делает его более доступным для исследователей, не обладающих знаниями в области биоинформатики. Сьюзан Карпентер, профессор молекулярной, клеточной и биологии развития в Калифорнийском университете в Санта-Крус, заявила, что CRISPRware — это универсальный инструмент, который значительно снижает потребность в вычислительных навыках.
Недавние достижения, такие как первое успешное применение персонализированной генной терапии на основе CRISPR для лечения редкого и неизлечимого генетического заболевания, называемого дефицитом карбамоилфосфатсинтетазы 1 (CPS1), демонстрируют, как инструменты, подобные CRISPRware, могут способствовать прорывам в медицине.
CRISPRware позволяет проводить высокопроизводительный скрининг на основе CRISPR. Вместо тестирования одной области за раз исследователи могут систематически проверять тысячи пептидов-кандидатов, чтобы обнаружить те, которые имеют значение в ключевых контекстах, таких как иммунитет. Этот масштабный подход имеет решающее значение для картирования так называемого «тёмного протеома» — ранее невидимого мира коротких функциональных белков, скрытых в нашем геноме.
Для проверки CRISPRware Малекос запустил инструмент на полных геномах шести модельных видов: человека, крысы, мыши, рыбок данио, плодовой мушки и круглого червя Caenorhabditis elegans (C. elegans). Для каждого организма CRISPRware создала подробные каталоги направляющих РНК, нацеленных на кодирующие области, предлагая исследовательскому сообществу надёжный и доступный ресурс.
«Независимо от того, работаете ли вы с C. elegans или плодовой мушкой, это гарантирует, что исследователи, изучающие любой из этих организмов, смогут быстро идентифицировать оптимальные направляющие РНК для своих экспериментов», — сказала Карпентер.
Предоставлено Калифорнийским университетом в Санта-Крус.