Қытайлық биоинженерия саласының мамандары smACGmax деп аталатын молекулалық құралды жасап шығарды. Бұл құрал ДНҚ-ның белгілі бір бөлігінде үш түрлі нуклеотидті бір уақытта алмастыра алады. Бұл технология гендердің бағытталған эволюциясына арналған, соның арқасында жаңа пайдалы қасиеттері бар жасушаларды құруға және дәрі-дәрмек әзірлеу процесін жеделдетуге мүмкіндік береді.

Бағытталған эволюция принциптері

In situ бағытталған эволюция — бұл табиғи сұрыптаудың зертханалық үлгісі. Бұл үдерісте мақсатты генге көптеген кездейсоқ мутациялар енгізіледі, содан кейін ең сәтті нұсқалар таңдалады. Мұндай тәсіл ақуыздар мен жасушалардың жаңа қасиеттерін, мысалы, ауруларға немесе токсиндерге төзімділігін тез қалыптастыру үшін қажет. Табиғатта мұндай өзгерістер миллиондаған жылдардан кейін ғана пайда болуы мүмкін немесе мүлде болмауы да ықтимал. Соңғы уақытта бірнеше нуклеотидті бір уақытта алмастыра алатын тағы екі жүйе жасалды.

smACGmax технологиялық негізі

smACGmax негізінде CRISPR/Cas9 жүйесі жатыр, ол ДНҚ-ны нақты жерлерде кесуге мүмкіндік береді. Алайда бағытталған эволюция үшін генді бұзу емес, оның тізбегін әртүрлі тәсілдермен өзгерту қажет. Бұл үшін Cas9n ақуызы қолданылды, ол ДНҚ-ның тек бір тізбегін кеседі. Cas9n-нің құрамына бірнеше ферменттер кешені енгізілген: цитозин және аденин дезаминазалары (цитозин мен аденинді бұзады) және ДНҚ-гликозилаза, ол зақымдалған негіздерді алып тастайды. Гуанинді жою үшін адам гликозилазасының модификацияланған нұсқасы қосылды. Осылайша smACGmax жүйесі құрылды.

Жұмыс механизмі

Жүйе былай жұмыс істейді: ДНҚ-ның бір тізбегінде зақымдалған және алынған негіздердің орнында бос орын пайда болады, ал әдетте бірінші тізбекті қалпына келтіру үшін үлгі болатын екінші тізбек те кесіледі. Мұндай жағдайда негіздерді қалпына келтіру жүйесі (BER) жұмыс істей алмайды. Жасушалық транслезиялық полимеразалар жойылған аденин, цитозин немесе гуаниннің орнына кездейсоқ негіздерді қояды.

Эксперименттік қолдану

Жүйе адам жасушаларында (HEK293T және HeLa) сыналды. Эксперимент барысында жасушаға дифтериялық токсин енуіне жауап беретін HBEGF гені өзгертілді. Редактор жұмысының нәтижесінде жасуша дақылдарында осы рецептордың көптеген кездейсоқ нұсқалары пайда болды. Қоректік ортаға токсин қосылғаннан кейін тек рецепторы сезімтал емес жасушалар ғана тірі қалды.

Әдістің шектеулері

Қазіргі уақытта гуанинді редакциялау тек белгілі бір нуклеотидтер тізбегі (NGR мотиві) жанында ғана тұрақты жұмыс істейді, сондықтан гуанинді алмастыру тиімділігі басқа негіздерге қарағанда төмен.