Ученые и врачи могут лучше оценить точность технологии редактирования генома с помощью нового метода, о котором сегодня сообщила Детская исследовательская больница Святого Иуды. Значительная часть времени и ресурсов, затрачиваемых на совершенствование технологии редактирования генов CRISPR, уходит на выявление небольших нецелевых участков, представляющих угрозу безопасности, что также является технически сложной задачей. Исследователи из Сент-Джуда решили эту проблему, создав метод циркулярной амплификации для высокопроизводительного анализа влияния нуклеаз на геном с помощью секвенирования базовых редакторов (CHANGE-seq-BE) — объективный, чувствительный и ресурсосберегающий метод поиска нецелевых правок. Он превзошёл традиционные подходы и уже используется в клинической работе. Метод был опубликован в Nature Biotechnology.
В то время как традиционная технология редактирования генома использует CRISPR-Cas9 для вырезания небольшого сегмента ДНК из генома, учёные продолжают разрабатывать более точные версии, в том числе базовые редакторы, которые могут находить и заменять отдельные пары оснований ДНК.
Мы разработали CHANGE-seq-BE, чтобы помочь учёным лучше понять базовые редакторы — важный класс точных редакторов генома CRISPR. Это простой и удобный способ оценить глобальную активность базовых редакторов, который позволяет исследователям выбирать высокоспецифичные и активные комбинации редакторов и мишеней для исследований или терапевтических целей.
Шэндар Цай, доктор философии, автор-корреспондент отделения гематологии Сент-Джуд
CHANGE-seq-BE уже используется для поддержки клинических исследований. В опубликованной сегодня статье приводится пример экстренного обращения в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) с просьбой одобрить базовый редактор для лечения синдрома Х-сцепленной гипер-IgM (X-HIGM) с дефицитом CD40L. X-HIGM — это генетическое заболевание иммунной системы, которое можно вылечить с помощью базового редактирования. С помощью CHANGE-seq-BE удалось подтвердить специфичность 95,4 % в отношении целевого участка по сравнению с базовым редактором, при этом не было выявлено значительной нецелевой активности. Это позволило получить ценные данные о безопасности, которые помогут в дальнейшем лечении пациентов.
"Это было действительно захватывающее приложение для поддержки экстренного запроса в FDA о быстром лечении пациента", - сказал Цай. "Это пример того, как этот метод позволяет быстро понять, что эти редакторы делают в геноме, и помогает продвигать перспективные активные и специфичные терапевтические средства".
Сочетание эффективности и непредвзятого подхода позволяет добиться лучших результатов
Лаборатория Цая создала CHANGE-seq-BE, поскольку традиционные методы оценки безопасности базовых редакторов вынуждают выбирать между всеобъемлющим охватом и эффективным использованием ресурсов. Некоторые методы, позволяющие непредвзято и всесторонне выявлять нецелевую активность базовых редакторов, требуют секвенирования всего генома, что может быть слишком дорогим и трудоёмким. В качестве альтернативы некоторые методы позволяют предварительно отбирать предполагаемые нецелевые участки, чтобы сократить объём секвенирования и сэкономить ресурсы, но эти предвзятые методы никогда не смогут выявить неожиданные нецелевые изменения. Специалисты из Сент-Джуда разработали CHANGE-seq-BE, чтобы объединить преимущества обоих подходов: комплексное решение, которое при этом будет эффективным с точки зрения ресурсов.
Для этого CHANGE-seq-BE начинает работу с целым геномом, но вместо того, чтобы сразу секвенировать его, учёные разделяют геном на крошечные кольца ДНК. Затем они берут эти кольца и подвергают их тестируемому базовому редактору. После этого они обрабатывают ДНК специальным ферментом, который определяет, произошло ли базовое редактирование, и разворачивает эти — и только эти — кольца ДНК с признаками базового редактирования в линейные цепи. Затем линейные цепи ДНК подвергаются выборочному секвенированию, что требует гораздо меньше ресурсов, чем конкурирующие методы. Они оптимизировали его для обоих основных типов базовых редакторов (редакторов адениновых и цитозиновых оснований). После разработки метода учёные захотели проверить, действительно ли он более комплексный и ресурсоэффективный, чем традиционные подходы, поэтому они сравнили их.
«Когда мы сравнили его с другими методами, CHANGE-seq-BE обнаружил почти все сайты, выявленные этими методами, а также многие другие, которые он смог обнаружить самостоятельно, — сказал Цай. — Мы показали, что этот непредвзятый подход более чувствителен, при этом используется всего около 5 % данных секвенирования».
Учитывая чувствительность метода, простоту его использования и эффективное распределение ресурсов, другие компании уже начали внедрять его. Полные экспериментальные протоколы и программное обеспечение для CHANGE-seq-BE описаны в исследовании, что позволяет внедрять этот метод. Например, помимо клинического применения, описанного в статье, клинические испытания в больнице Святого Иуды и за её пределами включили этот метод в своё планирование, используя его в качестве инструмента для оценки безопасности и эффективности. Метод CHANGE-seq-BE также недавно использовался для определения характеристик первого индивидуального in vivo лечения с помощью редактирования генома. Лаборатории фундаментальных исследований, занимающиеся базовым редактированием, также начали использовать этот метод для выявления нецелевых изменений на ранних этапах процесса, что позволяет лучше определить наиболее перспективные подходы, чем при использовании существующих методов. Эти первопроходцы демонстрируют привлекательность метода как для исследователей, так и для врачей, а также его потенциал для развития базового редактирования в будущем.
«Мы дали возможность тем, кто разрабатывает эти методы лечения, быстро понять и найти базовые редакторы с наиболее высокой потенциальной активностью и специфичностью, — сказал Цай. — Мы надеемся, что такие методы, как CHANGE-seq-BE, откроют путь к разработке новых методов редактирования генома для пациентов, которые в них нуждаются».
Источник:
Детская исследовательская больница Святого Иуды
Ссылка на журнал:
Лаццаротто, К. Р., и др. (2026). Чувствительное и объективное полногеномное профилирование нецелевой активности, вызванной редакторами оснований, с помощью CHANGE-seq-BE. Nature Biotechnology. doi: 10.1038/s41587-025-02948-7. https://www.nature.com/articles/s41587-025-02948-7
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся