211service.com
CRISPR 2.0 er her, og det er langt mere præcist
Det kunne en dag bruges til at behandle en række arvelige sygdomme. 25. oktober 2017
US National Library of Medicine
Du har sikkert hørt om den molekylære skalpel CRISPR-Cas9, som kan redigere eller slette hele gener. Nu har forskere udviklet en mere præcis version af DNA-redigeringsværktøjet, der kan reparere endnu mindre dele af en persons genom.
I to undersøgelser offentliggjort i dag, en ind Natur og en anden ind Videnskab , beskriver forskere fra Broad Institute of MIT og Harvard en ny måde at redigere DNA og RNA på, kaldet baseredigering. Tilgangen kunne en dag behandle en række arvelige sygdomme, hvoraf nogle i øjeblikket ikke har nogen behandlingsmuligheder.
Det menneskelige genom indeholder seks milliarder DNA-bogstaver eller kemiske baser kendt som A, C, G og T. Disse bogstaver parrer sig - A med T og C med G - for at danne DNA's dobbelthelix. Basisredigering, som bruger en modificeret version af CRISPR, er i stand til at ændre et enkelt af disse bogstaver ad gangen uden at lave brud på DNA's struktur.
Det er nyttigt, fordi nogle gange kun ét basepar i en lang DNA-streng bliver byttet, slettet eller indsat - et fænomen kaldet en punktmutation. Punktmutationer udgør 32.000 af de 50.000 ændringer i det menneskelige genom, der vides at være forbundet med sygdomme.
I den Natur undersøgelse, var forskere ledet af David Liu, en Harvard kemiprofessor og medlem af Broad Institute, i stand til at ændre et A til et G. En sådan ændring ville adressere omkring halvdelen af de 32.000 kendte punktmutationer, der forårsager sygdom.
For at gøre det ændrede de CRISPR, så det kun målrettede en enkelt base. Redigeringsværktøjet var i stand til at omarrangere atomerne i et A, så det i stedet lignede et G, og narre cellerne til at fiksere den anden DNA-streng for at fuldføre skiftet. Som et resultat blev et A-T-basepar til et G-C. Teknikken omskriver i det væsentlige fejl i den genetiske kode i stedet for at skære og erstatte hele bidder af DNA.
Standardgenomredigeringsmetoder, herunder brugen af CRISPR-Cas9, laver dobbeltstrengede brud i DNA, hvilket er særligt nyttigt, når målet er at indsætte eller slette DNA-baser, sagde Liu på et telefonmøde med journalister tirsdag. Men når målet er blot at rette en punktmutation, tilbyder basisredigering en mere effektiv og renere løsning.
Liu sagde, at basisredigering ikke er ment som en erstatning for traditionel genredigering med CRISPR, men snarere en anden mulighed for at ændre genomet i et forsøg på at rette op på sygdommen. Hvis CRISPR er beslægtet med en saks, er basisredigering mere som en blyant, sagde han.
Tidligere havde forskere skabt base-editorer, der var i stand til at lave den modsatte form for swap - at ændre et G til et A. Substitutioner af et G til et A i visse dele af DNA'et repræsenterer omkring 15 procent af sygdomsassocierede punktmutationer. I september rapporterede kinesiske forskere, at de brugte et af disse redigeringsværktøjer i et embryo til at fjerne den genetiske mutation, der forårsager anæmi.
Liu og hans kolleger arbejdede i celler taget fra patienter og brugte deres basisredigeringsværktøj til at korrigere en punktmutation, der forårsager arvelig hæmokromatose, en lidelse, der får kroppen til at absorbere for meget jern fra maden. Dette overskydende jern kan opbygges over tid og forårsage leverkræft og andre leversygdomme, diabetes, hjertesygdomme eller ledsygdomme.
Liu og hans team brugte også basiseditoren i humane celler til at inducere en mutation, der undertrykker seglcelleanæmi. I begge undersøgelser opdagede de praktisk talt ingen off-target-effekter eller uønskede DNA-indsættelser eller deletioner, hvilket er et problem med den traditionelle måde at bruge CRISPR til at redigere hele gener.
I det nye Videnskab undersøgelse, Feng Zhang, fra Broad Institute og MIT, brugte en lignende base-redigeringsmetode til at målrette individuelle bogstaver i RNA, DNA's kemiske fætter. RNA nedbrydes naturligt i kroppen, så redigering af RNA ville ikke resultere i en permanent ændring af en persons genom.
Ross Wilson, fra Innovative Genomics Institute ved University of California, Berkeley, siger, at basisredigering i sidste ende kan være en bedre måde at behandle nogle sygdomme på. Han siger, at et enkelt basepar er som et ord i et tekstafsnit. Med konventionel CRISPR-teknologi bliver du nødt til at erstatte hele afsnittet.
Det er meget DNA at flytte rundt på, siger han. Med basisredigering kunne du bare ændre det enkelte ord.
Liu siger, at han håber på, at basisredigering af DNA og RNA kan bruges som komplementære tilgange til et bredt sæt af potentielle terapeutiske anvendelser.
Hans laboratorium udforsker grundlæggende redigering for at rette op på blodsygdomme, neurologiske lidelser, arvelig døvhed og arvelig blindhed.