Noua alternativă CRISPR poate „instala” gene întregi, deschizând calea către tratament pentru multe tulburări genetice

Oamenii de știință au dezvoltat un nou sistem de editare a genelor care poate țese gene întregi în ADN-ul uman. Într -o zi ar putea duce la o metodă mai bună de tratare a bolilor genetice declanșate de o gamă diversă de mutații.

Până în prezent, abordarea a fost testată doar în celulele umane din laborator. Dar dacă se dovedește a fi sigur și eficient pentru pacienți, ar putea oferi o alternativă la instrumentele de editare a genelor care vizează doar dactilografii specifice în ADN. În loc să corecteze o singură mutație genică, noua tehnică ar introduce în schimb o copie de lucru a genei în celulele unei persoane.

„O singură boală genetică poate fi cauzată de multe mutații diferite în acea genă”, a spus Isaac Wittestudent la doctorat la Universitatea Harvard și autorul co-condus al noii cercetări. De exemplu, fibroza chistică poate fi declanșată de Peste 2.000 de mutații diferite Într -o genă specifică. „Tratarea ei [these types of conditions] Cu editarea genomului necesită adesea multe abordări specifice mutației. Acest lucru este intensiv în muncă și, de asemenea, intensiv din punct de vedere al reglementărilor „pentru a aproba toate aceste abordări, a spus Witte Science Science.

O strategie alternativă este de a introduce o genă cu totul nouă pentru a compensa cea ruptă. Editorul de gene, descris într -un raport publicat joi (15 mai) în Jurnal Ştiinţăpermite aceste tipuri de modificări și pot introduce noua genă „în amonte” de unde se găsește cea ruptă în ADN -ul uman. Este nevoie de mai multă muncă pentru a scoate noul editor de gene din laborator și în practica medicală, dar „suntem destul de încântați de acest lucru”, a spus Witte.

Înrudite: CRISPR „va oferi cure pentru bolile genetice care au fost incurabile înainte”, spune renumitul biochimist Virginijus Šikšnys

Regizând evoluția în laborator

Clasic CRISPR Sistemele sunt adesea poreclite „foarfece moleculare”, deoarece folosesc proteine ​​pentru a tăia ADN -ul. Aceste sisteme se găsesc în mod natural în bacterii, care folosesc CRISPR pentru a se apăra împotriva invadatorilor, cum ar fi virusurile.

Nucleul noului editor de gene este, de asemenea, împrumutat din bacterii, dar nu taie ADN -ul. Mai degrabă, mișcă secțiuni mari ale ADN -ului unei gazde dintr -o locație în alta într -o manieră extrem de vizată. Aceste sisteme-numite transpoze (distribuții) asociate CRISPR Din 2017 și acționează ca o modalitate pentru „Genele sărind„Să sară, fie în interiorul ADN -ul aceleiași celule sau, eventual, în genomii altor celule.

Distribuțiile sunt atractive pentru editarea genelor, deoarece, spre deosebire de foarfecele moleculare, nu taie ADN -ul și, prin urmare, nu se bazează pe utilaje celulare pentru a plasa ADN -ul care a susținut tăierea. Acest proces de reparație face dificil să adăugați un nou ADN la genom, în parte, deoarece poate introduce mutații nedorite. Pe de altă parte, distribuții au avut această problemă.

Dar distribuțiile găsite în mod natural în bacterii nu joacă bine cu celulele umane. În studiile anterioare conduse de Samuel Sternbergprofesor asociat de biochimie și biofizică moleculară la Universitatea Columbia și un autor co-senior al noii lucrări, cercetători Caracterizate în mod natural distribuții Și atunci a încercat să le folosească pentru a edita ADN -ul în celulele umane. Dar sistemele s -au dovedit foarte ineficiente, introducând ADN în doar 0,1% sau mai puțin din celule, a spus Witte.

Așadar, Witte, Sternberg și colegii și -au propus să facă distribuțiile mai utile pentru terapiile umane. Au început cu o distribuție de la Pseudoaleteromonas Bacteriile, care, în studiile anterioare, au arătat un pic de activitate în celulele umane. Apoi, au folosit o abordare experimentală numit ritm Pentru a accelera evoluția acelei distribuții, introducând noi modificări în sistem în fiecare rundă succesivă.

Prin acest proces, echipa a evoluat o nouă distribuție care ar putea integra ADN-ul în celulele umane cu o eficiență de 200 de ori mai mare decât originalul, în medie.

„A durat peste 200 de ore în ritm, ceea ce corespunde la câteva sute de generații evolutive”, a spus Witte. Același proces ar fi luat ani de zile cu mai multe metode convenționale de direcționare a evoluției în vasele de laborator.

Înrudite: 188 noi tipuri de CRISPR dezvăluite de algoritm

Pașii următori

Distribuția evoluată – denumită Evocast – include 10 mutații cheie care sunt necesare pentru ca acesta să funcționeze bine în celulele umane, a spus Witte. Cu toate acestea, sistemul funcționează mai bine în unele tipuri de celule umane decât în ​​altele și vor fi necesare mai multe cercetări pentru a înțelege de ce este vorba, a spus el.

Echipa a evaluat cât de bine a lucrat Evocast în regiunile genomului care poartă gene care sunt mutate în anumite boli, cum ar fi Anemia Fanconi, Sindromul Rett şi fenilketonurie. Echipa a constatat că Evocast a lucrat în aproximativ 12% până la 15% din celulele tratate. Deși eficiența 100% nu este necesară pentru tratarea bolilor genetice, a menționat Witte, eficiența exactă necesară pentru a vindeca o anumită afecțiune probabil variază și va necesita studiu.

De asemenea, echipa a testat evocastul ca metodă pentru editarea celulelor imune utilizate în Terapia cu celule T autoun tratament pentru cancer și a constatat că a fost la fel de eficient în acest scop. Acest lucru crește ideea utilizării acestei abordări de editare a genelor nu numai în interiorul corpului uman, ci și în laborator pentru a fabrica aceste tipuri de terapii bazate pe celule.

Cercetările viitoare vor trebui să -și dea seama cum să livreze cel mai bine evocastul celulelor potrivite din organism. „Există o mulțime de domenii pentru studii suplimentare”, a spus Witte.

Desigur, aceste studii vor trebui finanțate, iar pe acest front, „Este o perioadă dificilă”, a adăugat el. Noul studiu științific a fost susținut, în parte, de Institutele Naționale de Sănătate (NIH). Acum, finanțarea NIH are a fost tăiat de tăieturi măturateunele dintre care în mod specific a fost cântat Universitățile Ligii Ivy ca Harvard. „Este ceva cu care avem de -a face activ”, a spus Witte.

Nicoletta Lanese este redactorul canalului de sănătate la Live Science și a fost anterior redactor de știri și scriitor de personal pe site. Ea deține un certificat de absolvire în comunicare științifică de la UC Santa Cruz și diplome în neuroștiință și dans de la Universitatea din Florida. Opera ei a apărut în The Scientist, Science News, The Mercury News, Mongabay și Stanford Medicine Magazine, printre alte puncte de vânzare. Cu sediul în New York, ea rămâne, de asemenea, puternic implicată în dans și concertează în activitatea coregrafilor locali.