Harvard, MIT Κάντε το αμφιλεγόμενο εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR πιο ισχυρό

Οι πρόσφατες εξελίξεις στην επεξεργασία DNA έχουν τη δυνατότητα να αντιμετωπίζουν ένα ευρύτερο φάσμα ανθρώπινων ασθενειών από ποτέ. Αλλά οι επιστήμονες πρέπει ακόμα να λύσουν το πρόβλημα της πραγματοποίησης αυτών των αλλαγών σε όλα τα κύτταρα του σώματος που τα χρειάζονται.

Τώρα, μια ομάδα ερευνητών από το Broad Institute του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ και το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) έχουν εντοπίσει ένα μικρότερο ένζυμο που θα διευκολύνει την παράδοση των μηχανημάτων επεξεργασίας γονιδίων απευθείας στα κύτταρα του σώματος.

διαφήμισηΗ διαφήμιση

Αυτό το πρωτοποριακό σύστημα επεξεργασίας γονιδιώματος - γνωστό ως CRISPR - χρησιμοποιείται ήδη για να κάνει ακριβείς αλλαγές στο DNA των εργαστηριακών ζώων.

Οι ερευνητές ελπίζουν ότι τελικά θα στοχεύσουν τις ανθρώπινες ασθένειες με τη μέθοδο. Με την απενεργοποίηση ή την τροποποίηση γονιδίων σε ανθρώπινα κύτταρα, οι επιστήμονες θα μπορούσαν μία ημέρα να είναι σε θέση να θεραπεύσουν ασθένειες που κυμαίνονται από κυστική ίνωση έως καρδιακή νόσο και διαβήτη.

Διαφήμιση

Ωστόσο, για άλλες ασθένειες, οι επιστήμονες πρέπει να χρησιμοποιήσουν έναν απενεργοποιημένο ιό για να παραδώσουν ολόκληρο το σύστημα CRISPR στα κύτταρα. Αυτή η συσκευασία πρέπει να περιλαμβάνει ένα βακτηριακό ένζυμο - γνωστό ως Cas9 - το οποίο κάνει κοψίματα στο DNA και ένα κομμάτι RNA που οδηγεί το ένζυμο στη σωστή θέση.

Οι επιστήμονες επιλύουν ένα πρόβλημα παράδοσης

Ένα από τα πιο ελπιδοφόρα οχήματα ή φορείς διανομής για την παράδοση του CRISPR σε

Η μόνη ένεση μπορεί να μειώσει διαρκώς τη χοληστερόλη, τον κίνδυνο καρδιακής προσβολής άτομα είναι ο αδενο-συσχετισμένος ιός (AAV). Αυτός ο φορέας δεν είναι γνωστό ότι προκαλεί ανθρώπινη νόσο και έχει ήδη εγκριθεί στην Ευρώπη για χρήση σε κλινικές δοκιμές.

Ωστόσο, η AAV έχει περιορισμένη χωρητικότητα φορτίου. Αυτό καθιστά δύσκολη τη συσκευασία όλων των τεμαχίων που είναι απαραίτητα για την επεξεργασία του γονιδιώματος.

Μια λύση θα ήταν να βρεθεί ένας φορέας που να μπορεί να μεταφέρει περισσότερα. Αλλά η AAV έχει ήδη αποδεδειγμένο ιστορικό. Αντ 'αυτού, οι ερευνητές από το Broad Institute έθεσαν τα βλέμματά τους στην εξεύρεση ενός μικρότερου ενζύμου Cas9, ένα που θα ταιριάζει ευκολότερα μέσα στο AAV.

Αυτό περιλάμβανε κοσκινισμό μέσω 600 περίπου ενζύμων Cas9 από διαφορετικά στελέχη βακτηρίων. Οι ερευνητές μείωσαν αυτή τη λίστα σε έξι υποψήφιους.

"Ευτυχώς, μία από αυτές τις μικρότερες πρωτεΐνες Cas9 αποδείχθηκε κατάλληλη για την ανάπτυξη της μεθοδολογίας που περιγράφεται σε αυτό το έγγραφο", δήλωσε ο Eugene Koonin, ανώτερος ερευνητής στο Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών και συνεισφέροντας στη μελέτη, σε ένα δελτίο τύπου.

Το ένζυμο Cas9 που παρουσιάστηκε στο έγγραφο που δημοσιεύθηκε σήμερα στο Nature, προέρχεται από τα βακτήρια

Staphylococcus aureus

, τα οποία μπορεί να προκαλέσουν λοιμώξεις σταφυλιών στους ανθρώπους.Είναι 25% μικρότερο από αυτό που χρησιμοποιείται σήμερα με το CRISPR, το οποίο είναι

Streptococcus pyogenes. Οι επιστήμονες μπορούν τώρα να επεξεργαστούν το ανθρώπινο γονιδίωμα, μία επιστολή κάθε φορά » Μικρότερο ένζυμο αποτελεσματικό στην επεξεργασία γονιδίων Με το πρόβλημα της συσκευασίας επιλύθηκε, οι ερευνητές ξεκίνησαν να δοκιμάσουν εάν το μικρότερο Cas9 ένζυμο δούλεψε την τρέχουσα έκδοση.

Διαφήμιση

Κοίταξαν τον αριθμό των ακούσιων περικοπών ή των λαθών που έκανε το Cas9 σε άλλες περιοχές του DNA. Από αυτή την άποψη, το μικρότερο Cas9 ήταν εξίσου ακριβές με το ένζυμο από

S. πυογόνα

.

Αυτό το νέο Cas9 παρέχει ένα ικρίωμα για … να μας βοηθήσει να δημιουργήσουμε καλύτερα μοντέλα ασθένειας, να προσδιορίσουμε μηχανισμούς και να αναπτύξουμε νέες θεραπείες. Feng Zhang, Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης Έπειτα, οι ερευνητές έβαλαν τα μικρότερα Cas9 να εργαστούν για μια πιθανή θεραπεία καρδιακών παθήσεων. Οι ερευνητές έβαλαν το σύστημα χορήγησης του AAV - με το μικρότερο Cas9 σε σύρμα - στα συκώτια των ποντικών. ΔιαφήμισηΗ διαφήμιση

Ο στόχος για το Cas9 ήταν ένα γονίδιο που ονομάζεται PCSK9 και σχετίζεται με υψηλή χοληστερόλη και καρδιακές παθήσεις. Μόλις παραδοθεί, το Cas9 έκανε κοψίματα σε αυτό το γονίδιο, απενεργοποιώντας το αποτελεσματικά.

Μια εβδομάδα μετά τη θεραπεία, τα επίπεδα χοληστερόλης στους ποντικούς μειώθηκαν. Αυτές οι επιδράσεις διήρκεσαν έως και ένα μήνα.

Αυτή η τεχνολογία απέχει πολύ από τη θεραπεία ασθενειών στους ανθρώπους. Όπως και άλλες υποσχόμενες τεχνικές επεξεργασίας γονιδίων, το CRISPR είναι πιθανό να αντιμετωπίσει οπισθοδρομήσεις στην πορεία.

Διαφήμιση

Αλλά η επιτυχία των ερευνητών προσθέτει στα διαθέσιμα εργαλεία για την επεξεργασία των γονιδίων των ανθρώπων.

ΔιαφήμισηΔιαφήμιση

Γονιδιωματική έναντι γενετικής: Κοιτάξτε πιο προσεκτικά»

DNA Editing Faces Ηθικά εμπόδια

Το CRISPR αντιμετωπίζει επίσης και άλλες προκλήσεις πριν χρησιμοποιηθεί ευρέως για τη θεραπεία των ανθρώπινων ασθενειών.

Το ένα είναι η ασφάλειά του. Το CRISPR είναι ταχύτερο και πιο εύκολο στη χρήση από άλλες τεχνικές επεξεργασίας γονιδίων. Αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι είναι ακριβέστερο. Εκτός στόχου περικοπές στο DNA μπορεί να συμβεί όταν η αλληλουχία είναι παρόμοια αλλά όχι ταυτόσημη με το οδηγό RNA. Αυτό θα μπορούσε να έχει ακούσιες - και δυνητικά θανατηφόρες - επιπτώσεις στην υγεία.

Η ακριβής φύση της τεχνικής επεξεργασίας γονιδίων έχει επίσης εγείρει ηθικά ζητήματα. Η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία ασθενειών, αλλά θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση των ικανοτήτων όπως η νοημοσύνη ή η φυσική εμφάνιση στα λεγόμενα "μωρά σχεδιαστών". "

Ορισμένες από αυτές τις αλλαγές θα μπορούσαν να γίνουν στην ανθρώπινη γενετική γραμμή - σπέρμα, αυγά και έμβρυα - έτσι θα μεταφερθούν στις επόμενες γενιές.

Προσωπικά πιστεύω ότι δεν είμαστε αρκετά έξυπνοι … να νιώθουμε άνετα για τις συνέπειες της αλλαγής της κληρονομικότητας, ακόμη και σε ένα άτομο.Δρ. David Baltimore, Ινστιτούτο Τεχνολογίας Καλιφόρνιας

Σε απάντηση αυτής της απειλής, μια ομάδα βιολόγων - συμπεριλαμβανομένου του εφευρέτη της προσέγγισης CRISPR - ζήτησε την απαγόρευση σε όλο τον κόσμο της χρήσης αυτής της τεχνικής σε ανθρώπους με οποιονδήποτε τρόπο να μεταφερθούν στους απογόνους.

Το μορατόριουμ θα παρέχει επιστήμονες, ηθικούς και δημόσιο χρόνο για να μελετήσει τις πιθανές επιπτώσεις αυτής της μεθόδου.

Τα μωρά σχεδιαστών θα μπορούσαν να είναι ακριβώς γύρω από τη γωνία»