Влияние N1-метилпсевдоуридина в качестве модификации направляющей РНК на работу системы геномного редактирования

Сотрудники Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН исследовали влияние N1-метилпсевдоуридина в качестве модификации направляющей РНК на работу системы геномного редактирования. В результате работы учёным удалось увеличить точность генетических ножниц. Статья об этом опубликована в International Journal of Molecular Sciences.

В 2023 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине присудили за открытие модифицированных нуклеотидов — структурных единиц нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), которые впоследствии послужили основой для получения мРНК-вакцин против коронавирусной инфекции. Один из нуклеотидов, который изучали исследователи-лауреаты Каталин Карико (Венгрия) и Дрю Вайсман (США) в своей работе, — N1-метилпсевдоуридин, в будущем его применили при создании двух мРНК-вакцин против COVID-19, в частности Pfizer/BioNTech и Moderna. Компонент показал улучшенную трансляцию в клетках человека и животных, эффективно задействуется в терапии вирусных заболеваний, а также на его основе сегодня разрабатываются мРНК-вакцины против вируса иммунодефицита человека.

«Мы решили изучить влияние природной модификации N1-метилпсевдоуридина на CRISPR/Cas9. Главной проблемой этой системы можно назвать баланс между точностью и эффективностью — сложно добиться хорошего уровня в обоих показателях. Одним из вариантов решения этой задачи считается создание модифицированных РНК. Мы вводили N1-метилпсевдоуридин в направляющие РНК системы CRISPR/Cas9. Этот компонент обладает нужными для нас свойствами: низкой токсичностью и обеспечивает высокую стабильность РНК. В системе геномного редактирования модификация показала себя более точной в сравнении с исследуемыми ранее. Полученный инструмент можно использовать в клетках человека. Зарубежные ученые уже разработали и применяют препарат на основе генетических ножниц, который позволяет лечить серьезное генетическое заболевание — серповидноклеточную анемию. Движение в этом научном направлении позволит усовершенствовать диагностику и лечение некоторых генетических заболеваний», — рассказывает младший научный сотрудник лаборатории геномного редактирования ИХБФМ СО РАН Дарья Вадимовна Прохорова.

Новосибирские биохимики синтезируют модифицированные направляющие РНК с помощью фермента Т7 РНК-полимеразы, которая способна по матрице ДНК строить РНК. В качестве строительного материала для нее и используется нуклеозидтрифосфат N1-метилпсевдоуридин. Присутствие изменений в направляющих РНК позволяет увеличить точность редактирования генома, расщепляя только нужные ДНК-субстраты, таким образом снижая побочные эффекты CRISPR/Cas9. 

«В прошлой работе мы выбирали самые часто встречающиеся природные модификации. N1-метилпсевдоуридин, который мы сегодня исследуем, показал наилучшие свойства. В дальнейших экспериментах мы планируем комбинировать его с нуклеотидами из предыдущей статьи. N1-метилпсевдоуридин позволит увеличить точность, а 5-метилцетидин — эффективность. Главная задача заключается в том, чтобы обеспечить баланс этих параметров для всей системы и в будущем разработать новые препараты на её основе», — отметила Дарья Прохорова. 

Текст: Кирилл Сергеевич.
Источник: «Наука в Сибири».