Йогурт и генный скальпель

Вам нравятся йогурты и сыры? Мне тоже, особенно после 2007-го года. В том году ученые из компании Danisco (успешного игрока на рынке молочной продукции) совместно с коллегами из университета в Квебеке опубликовали в известном журнале Science совместную статью. Речь шла об экспериментальных доказательствах того, что странные участки CRISPR в геноме (совокупности генов) молочнокислых бактерий Streptococcusthermophilus из йогуртовой закваски играют роль иммунной стражи, защищающей бактерии от их природных вирусов – бактериефагов. Статья произвела фурор! Прозвучал один из финальных аккордов в революционной кантате для генной инженерии и прикладной медицины!

А какие аккорды были вначале? В 1987-1989 годах CRISPR обнаружили японские ученые во главе с Атсуо Наката в кишечной палочке. Взору изумленных ученых открылся протяженный участок ДНК бактерии, который «ничего не кодировал» и состоял из нескольких повторяющихся кластеров (скоплений). Ученые сочли наличие «трутня» CRISPR у небольших (а значит, экономных) бактерий непозволительной роскошью и неоправданным чудачеством эволюции.

Через десяток с небольшим лет испанский микробиолог Франциско Мохико обнаружил CRISPR у огромного числа штаммов бактерий. Но удивительным оказалось другое: в CRISPR некоторых штаммов были обнаружены частицы ДНК бактериофагов. С чего вдруг? Ученых осенила блестящая догадка: в момент проникновения бактериофага бактерия «вырывает» у него часть ДНК, превращает его в спящего «агента» и помещает в CRISPR. Российско-французский ученый Александр Болотин в 2005 году обнаружил распознавателя «агентов» – белок Cas. При последующем заражении бактерии вирусом «сыщик» Cas сравнивает «агентов» из CRISPR с ДНК внедрившегося бактериофага. При обнаружении совпадений «сыщик» понимает, что перед ним «бандит» (вирус), поэтому запускает молекулярную машину, которая разрушает гены бактериофага.

Гипотеза в дальнейшем блестяще подтвердилась. Далее зазвучали аккорды в виде кропотливых поисков «ассистентов» белка Cas и детализации его действий, которые также увенчались успехом. Особый вклад в изучение иммунитета бактерий внесли российско-американские исследователи Валерий Кунин и Константин Северинов.

Но при чем здесь генетическая коррекция? Гениальное предвидение нескольких групп ученых, что Cas с «коллегами» может действовать не только в бактериальных клетках, но и видоизменять гены в клетках высших организмов (в том числе и человека), подтвердилось! Если представить себе нашу ДНК в виде веревки, то Cas будет выглядеть как агрегат с ножницами, красками, клеем и запчастями. Двигается Cas по веревке, что нужно вырезает, заменяет, подкрашивает и склеивает. Говоря медицинским языком, редактирует гены, в том числе неизлечимых сейчас заболеваний. Фантастика? Нет, реальность обозримого будущего. Осталось подобрать команде Cas подходящую наноракету и условия «распыления» по всем нашим клеткам.

В добрый путь, CRISPR/Cas!

Светлана Кабанова (Дюссельдорф)

Читайте также:

1. Наш новый друг – нейробика. Журнал «Партнёр» № 8 2018. Автор С. Кабанова
2. «Ключ» не подходит к «замку». Журнал «Партнёр» № 5 2014. Автор С. Кабанова.
3. Общее дело генов и хромосом. Что такое ген? Журнал «Партнёр», № 12 2013. Автор С. Кабанова.
4. Ее величество ДНК. Загадка или откровение? Журнал «Партнёр», № 9 2013. Автор С. Кабанова