211service.com
Den nyeste geneditoren forbedrer CRISPR radikalt
Konseptuell illustrasjon av to bokser, en vanlig Crispr, en Prime Ms Tech
Til tross for all sin velfortjente berømmelse, er genredigeringsverktøyet CRISPR i virkeligheten ganske hardt for genomet. Det er en DNA-saks som kutter den doble helixen, og det som kalles redigering er faktisk en celles forhastede forsøk på å lappe ting sammen igjen. Det introduserer feil: Kritikere har til og med kalt disse uforutsigbare endringene for en form for genom-hærverk.
Så forskere leter etter måter å få CRISPR til å leve opp til sitt rykte som en ekte søk-og-erstatt-funksjon for gener. Med ordene til David Liu, en biolog fra Harvard University, er den ultimate ambisjonen til genomingeniører evnen til å gjøre praktisk talt enhver målrettet endring i genomet til enhver levende celle eller organisme.
I dag, i den siste – og muligens viktigste – av nylige forbedringer av CRISPR-teknologi, introduserer Liu prime editing, en molekylær gadget han sier kan omskrive enhver type genetisk feil uten å kutte DNA-tråden, slik CRISPR gjør.
Den nye teknologien bruker et konstruert protein som iht en rapport av Liu og 10 andre i dag i tidsskriftet Nature, kan transformere en enkelt DNA-bokstav til en hvilken som helst annen, samt legge til eller slette lengre strekninger. Faktisk hevder Liu at den er i stand til å reparere nesten hvilken som helst av de 75 000 kjente mutasjonene som forårsaker arvelig sykdom hos mennesker.
CRISPR 1.0 brukes oftest for å deaktivere gener – noe som gjør det nyttig for forskning og muligens i behandling av en undergruppe av sykdommer der en DNA-slettingsknapp er det som kreves. Mer omfattende generstatninger er også mulig med dette verktøyet, men det er ikke lett å kontrollere.
Den nye teknologien, som gir en bredere meny med redigeringer med mer finesse, er allerede verdt utallige summer. Allerede før avisen ble publisert, hadde et syndikat av venturekapitalister, inkludert Newpath, Googles venturearm, og F-Prime, dannet et selskap, Prime Medicine, og kjøpt rettigheter til det fra Broad Institute, hvor Liu har et laboratorium.
Selskapet er veldig nytt – ingen plassering ennå, ingen ansatte – så vi må vente med å finne ut om det kommer til å være det siste for å prøve å utvikle CRISPR-medisiner eller vil gjøre noe annet. Robert Nelsen, en partner i Arch Venture Partners, et fond som også er involvert i avtalen, sendte en e-post for å si at han ikke kunne gi flere detaljer. Utrolig tid i den vitenskapelige verden, skrev han. Vi sier ikke noe på nåværende tidspunkt.
Hvordan fungerer prime-redigering?
Det er en type CRISPR fordi det bruker det samme bakterielle mirakelproteinet, Cas9, som kan nullstille seg på et forhåndsbestemt sted i et plante- eller dyregenom, og finne veien blant milliarder av bokstaver. Men i motsetning til CRISPR classic, bryter ikke prime-redigering DNA-helixen.
Liu og gruppen hans beholdt delen av Cas9 som fungerer som en målsøkingsmekanisme, men fjernet saksdelen - en komponent som kalles en nuklease. I stedet skjøtet de et annet enzym, revers transkriptase, velkjent i biologilærebøker fordi det er det som tøffer langs kromosomene dine når cellene deler seg, og spoler ut en ny kopi.
En dokumentredigerer er virkelig det riktige bildet hvis du vil se hvordan Lius nye konstruerte molekyl fungerer. Først legger forskere til litt genetisk tekst de ønsker å legge inn i et genom (tenk på det som kopieringskommandoen). Cas9 fungerer deretter som markøren, og finner riktig posisjon i DNA. Sist, omvendt transkriptase fungerer som en lim-kommando, og kopierer inn den genetiske teksten utarbeidet av forskerne.
Lius team, inkludert postdoc Andrew Anzalone, prøvde førsteklasses redigering på celler i laboratoriet deres. De sier de fikset feilen som forårsaker sigdcellesykdom (en feil bokstav), den som fører til Tay-Sachs sykdom (fire ekstra bokstaver), og en mutasjon som er en vanlig årsak til cystisk fibrose (tre manglende bokstaver).
Den originale CRISPR kan lages for å gjøre noen av disse triksene også, men med lave odds for nøyaktige resultater, og det er grunnen til at Lius laboratorium de siste årene har forsøkt å utvide teknologiens evner. En tidligere oppfinnelse, baseredigering, tillot dem å omdanne visse individuelle DNA-bokstaver til andre. Likevel var ikke alle typer endringer mulig. Prime-redigering, sier de, kan tenkes å reparere de fleste arvelige DNA-feil som finnes i menneskearten som forårsaker genetisk sykdom.
De store summene som er involvert i kampen om å kommersialisere redigeringssuperverktøy er tydelige i IPO-planene til Beam Therapeutics, et eget selskap Liu grunnlagt for å jobbe med grunnleggende redigering, som også har bidratt til å fremme førsteklasses redigering. Harvard-forskerens økonomiske eierandel i den genredigeringsoppstarten, som tar sikte på å behandle blodsykdommer som sigdcelle, forventes å være verdt mer enn 50 millioner dollar når Beam blir børsnotert.
Løftet om å potensielt løse hele spekteret av arvelige menneskelige plager er stort, men i praksis er det fortsatt fjernt. Redigeringsverktøy er ikke som aspirin, et lite molekyl som lett glir inn i cellene. Hovedredaktøren er, i molekylære termer, gigantisk - så å få den inn i folks celler vil kreve noe sånt som genterapi.
Forskningen ble betalt av regjeringen og filantroper og utført ved Harvard og nonprofit Broad Institute. Systemet vil bli gjort tilgjengelig for bare noen få dollar gjennom et oppgjørssentral, Addgene , for alle som ønsker å bruke det til grunnleggende vitenskap.
Siden CRISPR 1.0, basisredigering og prime-redigering hver har noen fordeler og ulemper, forventer Liu at alle forblir i bruk. Med førstegangsredigering tar ikke hver celle opp den ønskede endringen – noe som betyr at den ennå ikke er så effektiv som forskere ønsker.
Dette er begynnelsen snarere enn slutten, sa Liu til journalister i en telefonkonferanse arrangert av Nature. Hvis CRISPR er som en saks, er baseredigerere som en blyant. Da kan du tenke på prime editorer som en tekstbehandler, som er i stand til presist søk og erstatning ... Alle vil ha roller.
Etter hvert som genomredigering blir mer potent, vil kontroverser rundt visse potensielle bruksområder – for eksempel lage designerbabyer, genetiske plantevernmidler eller til og med bioterrorvåpen – sannsynligvis bli skjerpet.
Liu svarte ikke på spørsmål om hvorvidt det kraftige nye verktøyet har noen ulemper eller hvordan økonomiske insentiver former valget om å lage, og dele disse metodene for å endre molekylet alt liv er basert på.