211service.com
CRISPR 2.0 er her, og det er mye mer presist
Det kan en dag brukes til å behandle en rekke arvelige sykdommer. 25. oktober 2017
US National Library of Medicine
Du har sikkert hørt om den molekylære skalpellen CRISPR-Cas9, som kan redigere eller slette hele gener. Nå har forskere utviklet en mer presis versjon av DNA-redigeringsverktøyet som kan reparere enda mindre deler av en persons genom.
I to studier publisert i dag, en inn Natur og en annen inn Vitenskap , beskriver forskere fra Broad Institute of MIT og Harvard en ny måte å redigere DNA og RNA på, kalt baseredigering. Tilnærmingen kan en dag behandle en rekke arvelige sykdommer, hvorav noen for tiden ikke har noen behandlingsalternativer.
Det menneskelige genomet inneholder seks milliarder DNA-bokstaver, eller kjemiske baser kjent som A, C, G og T. Disse bokstavene pares sammen – A med T og C med G – for å danne DNAs doble helix. Grunnredigering, som bruker en modifisert versjon av CRISPR, er i stand til å endre en enkelt av disse bokstavene om gangen uten å gjøre brudd på DNAs struktur.
Det er nyttig fordi noen ganger bare ett basepar i en lang DNA-streng blir byttet, slettet eller satt inn - et fenomen som kalles en punktmutasjon. Punktmutasjoner utgjør 32 000 av de 50 000 endringene i det menneskelige genomet som er kjent for å være assosiert med sykdommer.
I Natur studien, var forskere ledet av David Liu, en Harvard-kjemiprofessor og medlem av Broad Institute, i stand til å endre en A til en G. En slik endring ville adressere omtrent halvparten av de 32 000 kjente punktmutasjonene som forårsaker sykdom.
For å gjøre det, modifiserte de CRISPR slik at den kun ville målrette mot en enkelt base. Redigeringsverktøyet var i stand til å omorganisere atomene i en A slik at den i stedet lignet en G, og lurte celler til å fikse den andre DNA-tråden for å fullføre byttet. Som et resultat ble et A-T-basepar et G-C. Teknikken omskriver i hovedsak feil i den genetiske koden i stedet for å kutte og erstatte hele biter av DNA.
Standard genomredigeringsmetoder, inkludert bruk av CRISPR-Cas9, gjør dobbelttrådede brudd i DNA, noe som er spesielt nyttig når målet er å sette inn eller slette DNA-baser, sa Liu på en telefonkonferanse med journalister tirsdag. Men når målet er å bare fikse en punktmutasjon, tilbyr baseredigering en mer effektiv og renere løsning.
Liu sa at baseredigering ikke er ment å være en erstatning for tradisjonell genredigering med CRISPR, men snarere et annet alternativ for å endre genomet i et forsøk på å korrigere sykdom. Hvis CRISPR er beslektet med en saks, er grunnredigering mer som en blyant, sa han.
Tidligere hadde forskere laget baseredigerere som var i stand til å gjøre den motsatte typen swap – endre en G til en A. Substitusjoner av en G for en A i visse deler av DNAet representerer omtrent 15 prosent av sykdomsassosierte punktmutasjoner. I september rapporterte kinesiske forskere at de brukte et av disse redigeringsverktøyene i et embryo for å fjerne den genetiske mutasjonen som forårsaker anemi.
Liu og kollegene hans jobbet i celler tatt fra pasienter, og brukte basisredigeringsverktøyet sitt for å korrigere en punktmutasjon som forårsaker arvelig hemokromatose, en lidelse som får kroppen til å absorbere for mye jern fra maten. Dette overflødige jernet kan bygge seg opp over tid og forårsake leverkreft og andre leversykdommer, diabetes, hjertesykdom eller leddsykdom.
Liu og teamet hans brukte også baseeditoren i menneskelige celler for å indusere en mutasjon som undertrykker sigdcelleanemi. I begge studiene oppdaget de praktisk talt ingen effekter utenfor målet, eller uønskede DNA-innsettinger eller slettinger, som er et problem med den tradisjonelle måten å bruke CRISPR til å redigere hele gener.
I det nye Vitenskap studie, Feng Zhang, fra Broad Institute og MIT, brukte en lignende baseredigeringsmetode for å målrette individuelle bokstaver i RNA, DNAs kjemiske fetter. RNA brytes naturlig ned i kroppen, så redigering av RNA vil ikke resultere i en permanent endring av en persons genom.
Ross Wilson, fra Innovative Genomics Institute ved University of California, Berkeley, sier at grunnredigering etter hvert kan være en bedre måte å behandle enkelte sykdommer på. Han sier at et enkelt basepar er som et ord i et tekstavsnitt. Med konvensjonell CRISPR-teknologi må du erstatte hele avsnittet.
Det er mye DNA å flytte rundt på, sier han. Med basisredigering kan du bare endre enkeltordet.
Liu sier at han håper at baseredigering av DNA og RNA kan brukes som komplementære tilnærminger for et bredt sett av potensielle terapeutiske anvendelser.
Laboratoriet hans utforsker grunnleggende redigering for å fikse blodsykdommer, nevrologiske lidelser, arvelig døvhet og arvelig blindhet.