211service.com
CRISPR 2.0 ir klāt, un tas ir daudz precīzāks
Kādu dienu to varētu izmantot dažādu iedzimtu slimību ārstēšanai. 2017. gada 25. oktobris
ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka
Jūs droši vien esat dzirdējuši par molekulāro skalpeli CRISPR-Cas9, kas var rediģēt vai dzēst veselus gēnus. Tagad zinātnieki ir izstrādājuši precīzāku DNS rediģēšanas rīka versiju, kas var labot pat mazākus cilvēka genoma segmentus.
Divos šodien publicētajos pētījumos viens iekšā Daba un cits iekšā Zinātne MIT un Hārvardas Plašā institūta pētnieki apraksta jaunu veidu, kā rediģēt DNS un RNS, ko sauc par bāzes rediģēšanu. Šī pieeja kādu dienu varētu ārstēt vairākas iedzimtas slimības, no kurām dažām pašlaik nav ārstēšanas iespēju.
Cilvēka genomā ir seši miljardi DNS burtu jeb ķīmisko bāzu, kas pazīstamas kā A, C, G un T. Šie burti savienojas pārī — A ar T un C ar G — veido DNS dubultspirāli. Bāzes rediģēšana, kas izmanto modificētu CRISPR versiju, spēj mainīt vienu no šiem burtiem vienlaikus, nepārkāpjot DNS struktūru.
Tas ir noderīgi, jo dažreiz tikai viens bāzes pāris garā DNS virknē tiek apmainīts, izdzēsts vai ievietots — šo parādību sauc par punktu mutāciju. Punktu mutācijas veido 32 000 no 50 000 izmaiņām cilvēka genomā, kas, kā zināms, ir saistītas ar slimībām.
Iekš Daba Pētījumā pētnieki, kurus vadīja Hārvardas ķīmijas profesors un Plašā institūta loceklis Deivids Liu, spēja mainīt A uz G. Šādas izmaiņas risinātu aptuveni pusi no 32 000 zināmajām punktu mutācijām, kas izraisa slimības.
Lai to izdarītu, viņi pārveidoja CRISPR tā, lai tas būtu mērķēts tikai uz vienu bāzi. Rediģēšanas rīks spēja pārkārtot A atomus tā, lai tas atgādinātu G, pievilinot šūnas fiksēt otru DNS virkni, lai pabeigtu pāreju. Rezultātā A-T bāzes pāris kļuva par G-C. Šī metode būtībā pārraksta kļūdas ģenētiskajā kodā, nevis izgriež un aizstāj veselus DNS gabalus.
Standarta genoma rediģēšanas metodes, tostarp CRISPR-Cas9 izmantošana, veido divpavedienu DNS pārtraukumus, kas ir īpaši noderīgi, ja mērķis ir ievietot vai dzēst DNS bāzes, otrdien konferences sarunā ar žurnālistiem sacīja Liu. Bet, ja mērķis ir vienkārši novērst punktu mutāciju, bāzes rediģēšana piedāvā efektīvāku un tīrāku risinājumu.
Liu teica, ka bāzes rediģēšana nav paredzēta tradicionālās gēnu rediģēšanas aizstāšanai ar CRISPR, bet gan vēl viena iespēja mainīt genomu, lai mēģinātu labot slimību. Ja CRISPR ir līdzīgs šķērēm, pamata rediģēšana ir vairāk kā zīmulis, viņš teica.
Iepriekš pētnieki bija izveidojuši bāzes redaktorus, kas spēj veikt pretēju mijmaiņas veidu — mainīt G uz A. G aizstāšana ar A noteiktās DNS daļās veido aptuveni 15 procentus ar slimību saistīto punktu mutāciju. Septembrī Ķīnas pētnieki ziņoja, ka viņi izmantoja vienu no šiem rediģēšanas rīkiem embrijā, lai noņemtu ģenētisko mutāciju, kas izraisa anēmiju.
Strādājot šūnās, kas ņemtas no pacientiem, Liu un viņa kolēģi izmantoja savu bāzes rediģēšanas rīku, lai koriģētu punktu mutāciju, kas izraisa iedzimtu hemohromatozi, traucējumu, kas liek organismam absorbēt pārāk daudz dzelzs no pārtikas. Šis pārmērīgais dzelzs var uzkrāties laika gaitā un izraisīt aknu vēzi un citas aknu slimības, diabētu, sirds slimības vai locītavu slimības.
Liu un viņa komanda arī izmantoja pamata redaktoru cilvēka šūnās, lai izraisītu mutāciju, kas nomāc sirpjveida šūnu anēmiju. Abos pētījumos viņi praktiski nekonstatēja nekādus ārpusmērķa efektus vai nevēlamas DNS ievietošanas vai dzēšanas, kas rada bažas tradicionālajā veidā, izmantojot CRISPR, lai rediģētu veselus gēnus.
Jaunajā Zinātne Pētījumā Feng Zhang no Broad Institute un MIT izmantoja līdzīgu bāzes rediģēšanas metodi, lai mērķētu uz atsevišķiem burtiem RNS, DNS ķīmiskajā brālēnā. RNS dabiski sadalās organismā, tāpēc RNS rediģēšana neizraisīs pastāvīgas izmaiņas cilvēka genomā.
Ross Vilsons no Kalifornijas Universitātes Inovatīvās genomikas institūta Bērklijā saka, ka bāzes rediģēšana galu galā var būt labāks veids, kā ārstēt dažas slimības. Viņš saka, ka viens bāzes pāris ir kā vārds teksta rindkopā. Izmantojot parasto CRISPR tehnoloģiju, jums būs jāaizstāj visa rindkopa.
Viņš saka, ka tajā ir daudz DNS, lai pārvietotos. Izmantojot pamata rediģēšanu, jūs varētu vienkārši mainīt vienu vārdu.
Liu saka, ka viņš cer, ka DNS un RNS bāzes rediģēšanu varētu izmantot kā papildu pieejas plašam potenciālu terapeitisku lietojumu kopumam.
Viņa laboratorija pēta pamata rediģēšanu, lai novērstu asins slimības, neiroloģiskus traucējumus, iedzimtu kurlumu un iedzimtu aklumu.