В статье Nature от 6 мая команда Akribion Therapeutics, Utah State University, University of Utah и Helmholtz/HIRI проверила Cas12a2 на дрожжах, человеческих клетках и опухолях у мышей. Людей этим способом не лечили; доставку и безопасность ещё предстоит проверять.
CRISPR обычно представляют как молекулярный редактор. Cas9 получает направляющую РНК, находит похожий участок ДНК и делает разрез. Prime editing у пациента с хронической гранулематозной болезнью пошёл ещё дальше: система работала как «поиск и замена» для конкретной генетической поломки.
Cas12a2 работает грубее и страннее. Его мишень — РНК, рабочая копия инструкции, по которой клетка делает белки. Когда направляющая РНК точно совпадает с заданной РНК-мишенью, Cas12a2 активируется и режет двухцепочечную ДНК вокруг себя. Клетка получает множественные разрывы генома и гибнет.
«Его цель — ничего не исправлять. Его цель — уничтожать всё, что он видит», — сказал соавтор работы Yang Liu из University of Utah.
Авторы сначала проверили систему на клетках с зелёным флуоресцентным белком GFP. Cas12a2, настроенный на РНК GFP, за пять дней убрал 86% таких HeLa-клеток по сравнению с контролем. Похожий РНК-нацеленный фермент Cas13a на той же мишени дал 37% снижения. По маркеру 53BP1, который собирается в местах разрывов ДНК, активированный Cas12a2 создавал в 5,2 раза больше повреждений, чем контроль.
Точность здесь измеряется просто: клетка должна умереть только при наличии нужной РНК. В клетках без GFP тот же GFP-нацеленный Cas12a2 не дал заметного роста повреждений ДНК и сохранил клетки. Авторы также проверили похожие РНК-последовательности с двумя и тремя несовпадениями; в их условиях такие варианты не запускали измеримого убийства клеток.
Дальше команда показала три сценария. В клетках с вирусом папилломы человека (HPV) Cas12a2 направили на вирусные транскрипты E6 и E7; число таких клеток упало на 94%, а клетки без HPV остались живы. В мышиной модели HPV16-положительной опухоли исследователи ввели липидные наночастицы с Cas12a2 прямо в опухоль и получили замедление роста по сравнению с буфером.
Второй сценарий — очистка результата после редактирования. Если часть клеток прошла нужную правку, а часть сохранила старую РНК-мишень, Cas12a2 может убрать непроредактированные клетки. В опытах с GFP это обогатило популяцию клеток с вставками и удалениями в 3,1 раза, а для точных prime-editing правок в GAPDH — до 4,3 раза.
Третий сценарий ближе к онкологии. KRAS G12C — точечная мутация в гене KRAS, из-за которой белок постоянно подаёт клетке сигнал расти; против неё уже есть препарат sotorasib. Cas12a2, настроенный на мутантную РНК KRAS G12C, убрал 62% инженерных клеток с этой мутацией и сохранил клетки с обычным KRAS. В клетках рака лёгкого NCI-H23, где KRAS G12C есть естественно, он дал 50% снижения; вместе с sotorasib — больше 85%. Устойчивые к sotorasib клетки он тоже снижал примерно наполовину.
До терапии остаются доставка и безопасность. Пока это в основном клетки в чашке. Мышиный опыт был локальным: систему вводили прямо в опухоль; системной доставки по организму нет. Jared Thompson из University of Utah предупредил, что разные органы могут поглощать Cas12a2 по-разному, и команда ещё не знает, как белок влияет на организм, даже если молчит.
У технологии есть инженерный предел: Cas12a2 срабатывает рядом с определённым фланкирующим сигналом РНК, поэтому часть мутаций или вирусных РНК не получится взять первой направляющей. Авторам нужны правила дизайна, более компактные варианты фермента, проверка выживших после атаки клеток и нормальная доставка.
Сама идея уже понятна: клетку можно задавать её текущей РНК-инструкцией. Биолог получает команду вида «убери все клетки, где сейчас звучит вот эта РНК» — вирусная, мутантная, непроредактированная или токсичная. Если такой язык станет управляемым в организме, CRISPR получит вторую роль: редактор генома и селектор клеток.