Vedci vytvárajú „vypínač“ pre editáciu génov

Systém na úpravu génov CRISPR-Cas9, ktorý za posledné desaťročie priniesol revolúciu v genetickom inžinierstve, zahŕňa rezanie reťazcov DNA, čo je proces, ktorý je pomerne ťažké kontrolovať a ktorého výsledkom môžu byť nežiaduce genetické zmeny. Vďaka výskumníkom z Massachusettského technologického inštitútu a Kalifornskej univerzity v San Franciscu (UCSF) ju teraz môže nahradiť nová technika úpravy génov s názvom CRISPRoff, Tvrdí to tlačová správa.

Technika opísaná v článku publikovanom v bunke 9. apríla je reverzibilná na rozdiel od tradičného CRISPR a zavedené zmeny sa dajú preniesť aj na budúce bunky. Tento nedeštruktívny proteín upravujúci gény slúži ako jednoduché vypnutie génov na opätovné získanie výhod široko používaného systému CRISPR-Cas9 bez poškodenia genetického materiálu buniek.

„Rýchly posun vpred o štyri roky [from the initial grant]„A program CRISPRoff nakoniec funguje ako sci-fi vo forme beletrie,“ Hovorí spoluautor Luke Gilbert. „Je vzrušujúce sledovať, ako to v praxi funguje tak dobre.“

Jonathan Weissman, profesor biológie na MIT a vyšetrovateľ na lekárskom ústave Howarda Hughesa, hovorí: „Veľkým príbehom je, že teraz máme jednoduché zariadenie, ktoré dokáže umlčať väčšinu génov.“ „Môžeme to urobiť pre viac génov súčasne bez poškodenia DNA, s homogenitou a potom sa to dá zvrátiť. Je to skvelý nástroj na kontrolu génovej expresie.“

„Genetické inžinierstvo 2.0“

v Klasický systém CRISPR-Cas9„Je ťažké obmedziť výsledky, ktoré vedci považovali za príležitosť pre iný druh editora génov.

Vedci zostrojili malý proteínový prístroj na vytvorenie pôvodného editora, ktorý by mohol napodobňovať prirodzenú metyláciu DNA, čo je epigenetický mechanizmus, ktorý je výsledkom pridania metylovej (CH3) skupiny k DNA. Zariadenie vedené malými RNA dokáže meniť metylové skupiny na konkrétnych miestach reťazca. Metylované gény sa potom „stíšia“ alebo sa vypnú, odtiaľ pochádza aj názov zariadenia.

To nemení poradie reťazca DNA, čo umožňuje výskumníkom zvrátiť tlmený účinok pomocou enzýmov, ktoré odstraňujú metylové skupiny. Vedci túto metódu nazvali CRISPRon.

Vedci zistili, že tento vypínač môžu použiť na zacielenie na väčšinu génov Ľudský genóm. Okrem toho fungoval aj pre samotné gény, ako aj pre ďalšie oblasti DNA, ktoré regulujú expresiu génov bez kódovania proteínov.

CRISPRoff navyše umlčal aj veľké metylované oblasti nazývané CpG ostrovy, čo sa považovalo za nevyhnutné pre mechanizmus metylácie DNA.

CRISPRoff pre praktické aplikácie

Metóda bola testovaná na indukovaných pluripotentných kmeňových bunkách, čo sú bunky, ktoré sa môžu transformovať na iné typy buniek v tele. Keď vedci umlčali gén v kmeňových bunkách a vyzvali ich, aby sa zmenili na neuróny, pozorovalo sa, že gén mlčal v 90 percentách buniek. To naznačuje, že bunky si zachovávajú pamäť na epigenetické modifikácie vykonané systémom CRISPRoff.

V inej štúdii vedci použili technológiu na upokojenie proteínov tau, ktoré môžu spôsobiť poruchy mozgu, ktoré spôsobujú stratu pamäti a sú súčasťou Alzheimerova chorobaV neurónoch. Pozorovalo sa, že aj keď nie je úplne uzavretý, môže sa CRISPRoff použiť na zníženie expresie tau. „Ukázali sme životaschopnú stratégiu na utíšenie tau a zabránenie expresii tohto proteínu,“ hovorí Weisman. „Otázkou teda je, ako by ste to doručili dospelému človeku? A naozaj by to stačilo na ovplyvnenie Alzheimerovej choroby? To sú veľké otvorené otázky, najmä tá druhá.“

Vedci v súčasnosti hľadajú nové spôsoby implementácie techník úpravy génov. „S touto novou technológiou CRISPRoff môžete [express a protein briefly] „Pamätám si program a donekonečna ho vyberám z bunky,“ hovorí Gilbert. Toto mení hru, takže teraz v podstate píšete zmenu, ktorá prechádza bunkovým delením – v niektorých ohľadoch sa to môžeme naučiť. Verzia 2.0 CRISPR-Cas9, ktorá je bezpečnejšia a efektívnejšia a môže vykonávať všetky ďalšie funkcie. „