Ученые раскрыли особенности восстановления ДНК эмбрионов
Исследователи из Праги и Колумбийского университета выяснили, как ранние эмбрионы человека залечивают ДНК после редактирования генома. Одноцепочечные повреждения устраняются заметно надежнее, чем разрывы обеих цепей. Штепан Ержабек, первый автор статьи, пояснил: на раннем этапе развития восстановление двуцепочечных разрывов гораздо менее предсказуемо. Безопасность подхода для репродуктивной медицины пока не подтверждена. Данную информацию сообщает портал Известия.
При классической системе CRISPR–Cas9 фермент разрезает обе нити ДНК в выбранном месте. Затем клеточные механизмы восстанавливают молекулу, но в ранних эмбрионах это может приводить к утрате крупных участков генетического материала. Редактирование оснований действует иначе: адениновые редакторы превращают пару A–T в G–C без запланированного двуцепочечного разрыва. В эксперименте сравнили повреждения от разных инструментов и варианты доставки — готовым белком либо матричной РНК.
Сотрудники института Ива Пихова Михал Долежал и его коллеги готовили и очищали белковые редакторы. По словам Долежала, сотрудничество началось в 2021 году, а за следующие годы было создано несколько вариантов для опытов в Колумбийском университете. Введение готового белка не мешало нормальному раннему развитию. Один адениновый редактор, добавленный при оплодотворении, затронул все изученные варианты целевого участка PCSK9. Эмбрионы достигли стадии бластоцисты, а из них получили линии стволовых клеток с этой правкой. Доставка через мРНК давала другой результат: при высоком содержании некоторых редакторов развитие эмбрионов останавливалось.
Высокая точность в мишени не исключала проблем в других участках генома. Ученые описали редкие разрывы хромосом возле мишени, хромосомные нарушения, изменения соседних оснований и участков вне выбранной цели. Такие правки распределялись между клетками неравномерно, формируя генетический мозаицизм. Поэтому правильная целевая последовательность не означает, что геном каждой клетки сохранился без изменений.
Наблюдение касалось только лабораторного этапа до формирования бластоцисты. Оно не позволяет судить о дальнейшем развитии плода, здоровье ребенка или отдаленных последствиях вмешательства. Ержабек отметил, что цель работы — не создание метода модификации эмбрионов, а понимание механизмов восстановления ДНК на ранних стадиях развития человека. Национальный институт исследования генома человека США разделяет соматические правки и изменения, которые могут передаваться потомкам. Если правка сохранится в клетках, из которых позже образуются половые клетки, она потенциально наследуется. Пока выявленные нежелательные последствия мешают применению подходов в репродуктивной клинике. Работа шла под надзором этического комитета Колумбийского университета. Директор пражского института Ян Конвалинка назвал этическую дискуссию вокруг таких исследований обоснованной и необходимой.
