Биологи МГУ разрабатывают новые методы редактирования геномов

Коллектив ведущих биологов России под руководством заведующего кафедрой молекулярной биологии биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова, члена-корреспондента РАН Сергея Разина приступила к реализации научного мегапроекта по разработке новых систем редактирования геномов на разных уровнях его организации: от нуклеотидных последовательностей до пространственной структуры молекул ДНК. Проект выполняется при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Национального проекта «Наука и университеты».

Методы редактирования геномов в последние десятилетия развиваются семимильными шагами. Если даже 10 лет назад в арсенале учёных были бактерии-векторы и генные пистолеты, которые модифицируют геномы в произвольных местах, то сейчас основной инструмент — высокоточная технология CRISPR. Но и она не лишена недостатков: во-первых, эта система белков достаточно крупная и просто «не влезает» в некоторые векторы, во-вторых, с её помощью можно редактировать только ДНК, а для работы с РНК она не годится и, в-третьих, сейчас эта технология становится предметом патентных споров. 

Большая междисциплинарная команда биологов, в которую входят ученые трех подразделений МГУ имени М.В. Ломоносова, а также исследователи НИЦ «Курчатовский институт», приступила к поиску новых технологий редактирования геномов. Учёные планируют начать поиски с бактериальных CRISPR-локусов, недавно давших популярную технологию CRISPR/Cas9. Также в планах изучение архитектуры геномов, поиск способов изменить их пространственную структуру и методов регуляции работы генома с помощью белков-аргонавтов. Подобные исследования могут привести к прорывам в агробиотехнологической промышленности и в лечении генетических заболеваний. 

«На самом деле, технологии геномного редактирования, как ни смешно это звучит, сейчас сильно недооценены, — отмечает руководитель проекта, член-корреспондент РАН Сергей Разин. — С их помощью можно не только вносить в геномы изменения, но и управлять реализацией генетической информации, вообще обходясь без изменений в геноме. Когда вы проводите стандартное редактирование генома, это почти всегда не до конца селективно: изменения вносятся в геном не только там, где вам требуется, но еще и в нескольких других местах. Если же вы модифицируете стандартную технологию и заставляете ее работать как “регулятор” экспрессии генов, никаких ошибок у вас не будет. В рамках нашего проекта мы уделяем много внимания именно таким модифицированным вариантам технологии CRISPR».

В результатах реализации проекта заинтересован реальный сектор экономики РФ. В частности, в рамках проекта планируется создать линии трансгенных растений из перечня основных сельскохозяйственных культур, разработать комплекс геномно-эмбриональных технологий для животноводства, вывести штаммы микроорганизмов-продуцентов незаменимых аминокислот. Создается уникальная коллекция лабораторных мышей с измененными геномами для отработки на них новых методов геномного редактирования и моделирования наследственных заболеваний человека. Уже разработана абсолютно новая нуклеаза семейства Cas, чрезвычайно перспективная для использования в сельском хозяйстве. В настоящее время готовится заявка на патент, защищающий эту нуклеазу.