CRISPR/Cas: удостоенная Нобелевской премии точная технология редактирования генома для генной терапии и улучшения сельскохозяйственных культур

После обнаружения в начале 2010-х годов у бактерий и архей в качестве механизма врождённого противовирусного иммунитета сгруппированные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы (CRISPR) и CRISPR-ассоциированный белок (Cas) были быстро преобразованы в надёжный многофункциональный инструмент редактирования генома с широким спектром применения. После открытия первой системы на основе CRISPR/Cas технология получила дальнейшее развитие, позволив реализовать множество различных функций. К ним относятся создание редакторов оснований, прайм-редакторов, эпигенетических редакторов, а также регуляторов генов на основе CRISPR-интерференции (CRISPRi) и активации CRISPR (CRISPRa). Кроме того, систему можно использовать для направленного воздействия на хроматин и РНК, а также для их визуализации. Применение CRISPR/Cas стало революционным для многих биологических дисциплин, особенно в биомедицине и сельском хозяйстве. В качестве диагностического инструмента CRISPR применяют для выявления и скрининга заболеваний человека и растений; технология использовалась даже во время пандемии коронавирусной инфекции 2019 года (COVID-19). CRISPR/Cas также проходит клинические испытания как новый метод генной терапии различных заболеваний человека, включая рак, и способствует разработке лекарственных средств. В селекции сельскохозяйственных культур точное воздействие на биологические пути с помощью CRISPR/Cas имеет ключевое значение для регуляции биосинтеза и модификации белков, крахмала, масел и других функционально значимых компонентов растений. Кроме того, показано, что воздействие на различные регуляторы генов, имеющие агрономическое значение, позволяет существенно повысить устойчивость растений к стрессовым факторам окружающей среды и общую урожайность. В перспективе основными препятствиями для более широкого применения технологии остаются повышение эффективности и точности доставки CRISPR/Cas, а также ограничение активности вне целевого участка. В этом обзоре подробно рассмотрены современное развитие CRISPR, преимущества и недостатки технологии, её недавние применения и перспективные направления.