Nová alternativa CRISPR může „nainstalovat“ celé geny a připravovat cestu k léčbě mnoha genetických poruch
Vědci vyvinuli nový systém editující geny, který může celé geny propojit do lidské DNA. Jednoho dne by to mohlo vést k lepší metodě léčby genetických onemocnění vyvolaných rozmanitým škálou mutací.
Doposud byl tento přístup testován pouze v lidských buňkách v laboratoři. Pokud se však ukáže, že je bezpečný a efektivní pro pacienty, mohl by poskytnout alternativu k nástrojům pro editující geny, které se zaměřují pouze na specifické překlepy v DNA. Spíše než oprava mutace jediného genu by nová technika místo toho zavedla pracovní kopii genu do buněk člověka.
„Jediné genetické onemocnění může být způsobeno mnoha různými mutacemi v tomto genu,“ řekl Isaac WitteDoktorský student na Harvardské univerzitě a spolu-vedoucí autor The New Research. Například cystická fibróza může být spuštěna Více než 2 000 různých mutací ve specifickém genu. „Léčba toho (tyto typy podmínek) s editací genomu často vyžaduje mnoho přístupů specifických pro mutaci. To je náročné na práci a také intenzivní z regulačního hlediska“, aby se všechny tyto přístupy schválily, řekl Witte Live Science.
Alternativní strategií je zavést zcela nový gen, který nahradí zlomený. Editor genu, popsaný ve zprávě zveřejněné ve čtvrtek (15. května) v časopise VědaUmožňuje tyto typy úprav a může vložit nový gen přímo „upstream“, kde je zlomený v lidské DNA nalezen. Je zapotřebí více práce, aby se nový editor genů z laboratoře dostal do lékařské praxe, ale „jsme z toho docela nadšeni,“ řekl Witte.
Režie vývoje v laboratoři
Klasický CRISPR Systémy se často přezdívají „molekulární nůžky“, protože k řezu DNA používají proteiny. Tyto systémy se nacházejí přirozeně v bakteriích, které používají CRISPR k obraně proti útočníkům, jako jsou viry.
Jádro nového editoru genu je také vypůjčeno od bakterií, ale neřeže DNA. Spíše se pohybuje velké části DNA hostitele z jednoho místa na druhé vysoce cíleným způsobem. O těchto systémech-nazývané CRISPR spojené transposázy (obsazení)-byly známy Od roku 2017 a působit jako způsob “Skákání genů„skočit kolem, buď uvnitř DNA stejné buňky nebo možná do genomů jiných buněk.
Obsazení jsou atraktivní pro editaci genů, protože na rozdíl od molekulárních nůžků se neřeší DNA, a proto se nespoléhají na buněčné stroje, aby opravte DNA, která udržovala řez. Tento proces opravy způsobuje, že je složité přidat novou DNA do genomu, částečně proto, že může zavést nežádoucí mutace. Na druhou stranu vrhá tento problém.
Ale obsazení přirozeně v bakteriích nehrají dobře s lidskými buňkami. V předchozích studiích vedených Samuel SternbergDocentka biochemie a molekulární biofyziky na Columbia University a spoluúčast na nový dokument, vědci charakterizované přirozeně se vyskytující odlitky a pak pokusil se je použít k úpravě DNA v lidských buňkách. Systémy se však ukázaly jako velmi neefektivní a vkládaly DNA pouze do 0,1% nebo méně buněk, řekl Witte.
Takže Witte, Sternberg a jeho kolegové se rozhodli učinit obsazení užitečnější pro lidské terapie. Začali s obsazením Pseudoalteromonas Bakterie, které v předchozích studiích prokázaly dospívající kousek aktivity v lidských buňkách. Poté použili experimentální přístup volal tempo Chcete -li urychlit vývoj tohoto obsazení, zavedení nových vylepšení systému v každém po sobě jdoucím kole.
Prostřednictvím tohoto procesu se tým vyvinul nové obsazení, které by mohlo integrovat DNA do lidských buněk s 200násobnou účinností než původní, v průměru.
„Trvalo to více než 200 hodin v tempu, což odpovídá několika stovkám evolučních generací,“ řekl Witte. Stejný proces by trval roky s konvenčnějšími způsoby řízení vývoje v laboratorních jídlech.
Související: 188 Nové typy CRISPR odhalených algoritmem
Další kroky
Vyvinuté obsazení – dabované Evocast – zahrnuje 10 klíčových mutací, které jsou potřebné pro to, aby dobře fungovalo v lidských buňkách, řekl Witte. Systém však funguje lépe v některých typech lidských buněk než u jiných a bude zapotřebí dalšího výzkumu, aby pochopil, proč tomu tak je, řekl.
Tým hodnotil, jak dobře evocasst pracoval v regionech genomu, které nesou geny, které jsou mutovány u některých onemocnění, jako například Anémie Fanconi, Přímý syndrom a Fenlketoniaria. Tým zjistil, že Evocast pracoval asi 12% až 15% ošetřených buněk. Ačkoli 100% účinnost není pravděpodobně nutná k léčbě genetických onemocnění, poznamenal Witte, přesná účinnost potřebná k vyléčení daného stavu se pravděpodobně liší a bude vyžadovat studium.
Tým také testoval Evocast jako metodu pro úpravy imunitních buněk použitých v Terapie T-buněk automobiluLéčba rakoviny a zjistila, že pro tento účel byla podobně účinná. To zvyšuje myšlenku použití tohoto přístupu k editaci nejen uvnitř lidského těla, ale také v laboratoři k výrobě těchto typů buněčných terapií.
Budoucí výzkum bude muset přijít na to, jak nejlépe dodávat evokast do správných buněk v těle. „Pro další studie existuje spousta oblastí,“ řekla Witte.
Tyto studie samozřejmě budou muset být financovány a na této frontě: „Je to těžké období,“ dodal. Nová vědecká studie byla částečně podpořena Národními ústavy zdraví (NIH). Nyní má financování NIH byl sekán zametáním řezůněkteré z nich konkrétně vyčlenil Ivy League University jako Harvard. „Je to něco, s čím se aktivně zabýváme,“ řekla Witte.
