MIT создал систему редактирования генов с точностью 543:1

Учёные Массачусетского технологического института разработали новую версию технологии prime editing, которая снижает количество ошибок при редактировании генома в 60 раз. Система vPE достигает соотношения точных правок к ошибкам 543:1 в высокоточном режиме, что открывает путь к более безопасной генной терапии сотен наследственных заболеваний.

Проблема точности в генной терапии

Prime editing, представленный в 2019 году исследователями Broad Institute, считается одной из самых точных технологий редактирования генома на основе CRISPR. В отличие от классического CRISPR-Cas9, который создаёт двухцепочечный разрыв ДНК, prime editing делает лишь одноцепочечный надрез, что теоретически снижает риск непредвиденных мутаций. Технология уже показала успех в лечении пациента с хронической гранулематозной болезнью (CGD), редким нарушением функции лейкоцитов.

Однако существующие системы prime editing всё ещё допускают ошибки — от одной на семь правок до одной на 121 в зависимости от режима работы. Эти вставки и делеции (indel-мутации) могут быть безвредными, но в редких случаях способны привести к развитию опухолей или другим осложнениям. Для клинического применения требовалась технология с минимальными побочными эффектами.

Механизм улучшения точности

Команда MIT под руководством Викаша Чоухана (Vikash Chauhan) из Koch Institute обратилась к данным своего исследования 2023 года, где обнаружила, что некоторые мутантные версии белка Cas9 делают надрезы ДНК не в одном и том же месте, а с небольшим смещением на одну-две нуклеотидные пары. Эта «расслабленная» точность разреза, как выяснилось, дестабилизирует старую цепь ДНК, ускоряя её деградацию и облегчая встраивание новой правильной последовательности.

Исследователи идентифицировали мутации Cas9, которые снизили частоту ошибок в 20 раз, затем объединили несколько таких мутаций, получив редактор с улучшением в 36 раз. Финальная система vPE (validated Prime Editor) объединяет модифицированные белки Cas9 с РНК-связывающим белком, который стабилизирует концы РНК-матрицы. Результат: частота ошибок снижена в 60 раз — от 1 на 101 правку в стандартном режиме до 1 на 543 в высокоточном режиме. Тесты проводились на мышиных и человеческих клетках.

Этот подход не усложняет систему доставки и не добавляет дополнительных шагов, но обеспечивает гораздо более точное редактирование с меньшим количеством нежелательных мутаций.— Филлип Шарп (Phillip Sharp), почётный профессор MIT и член Koch Institute

От лаборатории к клинике

Технология prime editing уже применяется для изучения множества вопросов в биологии — от развития тканей до эволюции раковых клеток и реакций на лекарственные препараты. Успешные доклинические эксперименты проведены для коррекции мутаций при серповидноклеточной анемии, муковисцидозе, болезни Альцгеймера, мышечной дистрофии Дюшенна и наследственных заболеваниях сетчатки. В 2025 году FDA одобрило первое клиническое исследование терапии на основе prime editing — PM359 для лечения хронической гранулематозной болезни с редактированием гена NCF1 в гематопоэтических стволовых клетках пациента.

Команда MIT продолжает работу над повышением эффективности prime editing через дальнейшие модификации Cas9 и РНК-матриц, а также над методами доставки редакторов к конкретным тканям организма — одной из главных нерешённых задач генной терапии. Исследователи надеются, что новая система vPE будет широко использована в научных лабораториях и ускорит путь к клиническому применению.

Значение для биотех-индустрии

Снижение частоты ошибок в 60 раз напрямую влияет на коммерческую жизнеспособность генной терапии. Высокая точность редактирования уменьшает риски побочных эффектов, что критично для получения регуляторных разрешений и страхования клинических испытаний. Для разработчиков это означает более короткие циклы R&D и меньше затрат на устранение off-target эффектов. Венчурные инвесторы, наблюдающие за сектором генной терапии после успеха Casgevy (первой одобренной CRISPR-терапии для серповидноклеточной анемии), получают технологию следующего поколения с улучшенным соотношением риск/прибыль.

Публикация в Nature от 17 сентября 2025 года уже цитируется как методологический прорыв. Исследователи призывают научное сообщество интегрировать vPE в рабочие процессы — как для фундаментальных исследований, так и для терапевтических разработок. В контексте растущего рынка генной терапии, оценивающегося в $13 млрд к 2030 году, инструменты вроде vPE могут стать стандартом отрасли.