Редагування генома — один із видів генної інженерії, під час якої може бути здійснено включення, видалення або переміщення фрагментів ДНК у геномі організму з використанням специфічних ендонуклеаз. Такі нуклеази створюють сайт-специфічні дволанцюгові розриви в ДНК у певній ділянці генома. Індуковані дволанцюгові розриви репаруються в процесі рекомбінації, що дозволяє отримати направлені мутації.
На відміну від ранніх методів генної інженерії, які випадковим чином вставляють генетичний матеріал у геном хазяїна, редагування геному націлює вставки на певні місця. Основним механізмом, задіяним у генетичних маніпуляціях за допомогою програмованих нуклеаз, є розпізнавання цільових геномних локусів та зв'язування ефекторного ДНК-зв'язуючого домену (DBD), дволанцюгових розривів (DSB) у цільовій ДНК ендонуклеазами рестрикції (FokI та Cas) та відновлення DSB за допомогою рекомбінації, спрямованої на гомологію (HDR) або негомологічного з'єднання кінців (NHEJ).
Техніки редагування геному
1. Ферменти рестрикції: оригінальні редактори геному.
2. Нуклеази цинкового пальця: підвищений потенціал розпізнавання.
3. Ефекторні нуклеази, подібні до активатора транскрипції: однонуклеотидне розділення.
4. Редагування генів CRISPR-Cas9.
5. Редагування основи: однонуклеотидні заміни.
6. Первинне редагування: редагування без дволанцюгових розривів.
7. Програмоване додавання за допомогою елементів націлювання на сайт (PASTE).
Використання для геному людини
У листопаді 2017 року в Каліфорнії здійснено першу у світі процедуру щодо «редагування» генома дорослої людини. Пацієнтом став дорослий чоловік з мукополісахаридозом ІІ типу (синдромом Хантера).
У листопаді 2018 китайські вчені повідомили про двійню (Лулу і Нана), яким вперше у світі серед дітей було відредаговано геном. Їхній геном було відредаговано для стійкості від вірусу ВІЛ.
Генотерапія та редагування геному
Редагування геному та генотерапія пов'язані з модифікацією генетичного матеріалу для лікування захворювань, але вони відрізняються підходом і цілями.
Редагування геному стосується цільової модифікації послідовностей ДНК у геномі клітини чи організму за допомогою молекулярних інструментів, таких як CRISPR-Cas9. Ця технологія дозволяє вносити точні та специфічні зміни в послідовність ДНК, наприклад додавати або видаляти певні гени або виправляти мутації, які викликають захворювання.
З іншого боку, генна терапія передбачає введення нового генетичного матеріалу в клітини пацієнта для лікування або лікування хвороби. Це можна зробити шляхом введення здорової копії дефектного гена, заміни відсутнього або нефункціонуючого гена або введення нового гена, який може забезпечити терапевтичну користь.
У деяких випадках редагування геному можна використовувати як інструмент генної терапії. Наприклад, редагування геному можна використовувати для модифікації ДНК власних клітин пацієнта для введення терапевтичних генів або для виправлення мутацій у генах пацієнта перед їх введенням як частину лікування генною терапією.
Загалом і редагування геному, і генна терапія мають великі перспективи для лікування генетичних захворювань, і поточні дослідження продовжують удосконалювати ці методи та розробляти для них нові застосування.
