Рынок в $10 млрд: за что воюют изобретатели редактирования генов
Новые направления исследований в области технологии CRISPR могут оживить борьбу за патентное первенство
Первые статьи о редактировании генов с помощью технологии CRISPR появились в 2012 году. Всего шесть лет спустя китайский биолог Хэ Цзянькуй использовал метод — по общему мнению, с нарушением этических норм — для редактирования генома человека. На протяжении этих лет применение CRISPR в медицине и биотехнологиях было предметом патентного спора между двумя научными коллективами: Университетом Калифорнии в Беркли, где работает одна из первооткрывательниц технологии Дженнифер Дудна, и Институтом Брода в Массачусетсе, первым заявившем о возможности редактирования генов в клетках млекопитающих. В 2018 году в истории произошел новый поворот: техника CRISPR была успешно использована для задач, не связанных с изменением генов. Оказалось, что метод имеет огромный потенциал для медицинской диагностики: две статьи на эту тему вышли практически одновременно. Основными соперниками вновь стали биологи из Калифорнии и Массачусетса.
Как CRISPR помогает разыскать вирус
Система бактериального иммунитета CRISPR попала в поле зрения исследователей еще в 1980-х гг. Возможности ее практического применения основываются в том факте, что система способна с огромной точностью находить определенную последовательность ДНК (в случае бактерий это последовательность хромосомы бактериального вируса, атакующего клетку). В сочетании с белком Cas9 система позволяет вносить точечный разрыв в заданную точку генома, на чем и основана классическая система редактирования генов, описанная в 2012 году.
Однако способность точно находить указанную генетическую последовательность сама по себе представляет большую ценность — в частности, для медицинской диагностики. Вирусы, атакующие организм человека, содержат не только уникальные вирусные белки, но и уникальные последовательности вирусных генов. Классические методы иммунодиагностики основаны на распознавании белков с помощью антител. В последние десятилетия широкое распространение получила диагностика с помощью полимеразной цепной реакции (PCR), суть которой в поиске генетических маркеров инфекционного агента с известной последовательностью нуклеотидов. Метод CRISPR-диагностики также основан на распознавании генетических маркеров, однако отличается от PCR-диагностики быстротой, простотой и сравнительной дешевизной.
Вариант метода, предложенный группой Фэна Чжана из института Брода в Массачусетсе, основан на применении белка Cas13. От Cas9 он отличается тем, что после узнавания своей мишени вместо одиночного разреза в указанном месте начинает разрушать все молекулы РНК в зоне своей досягаемости. Для диагностики используют молекулы РНК, к одному концу которых прикреплена молекула красителя, а к другому — вещество, блокирующее окраску. Когда система распознает вирус, соответствующий заданному образцу, белок начинает разрушать молекулы РНК, так что краситель высвобождается «из-под гнета» ингибитора. В результате реакционная смесь окрашивается. Такую реакцию можно проводить на бумажной полоске, в чем-то похожей на классический тест на беременность. Метод получил название SHERLOCK.