Harvard, MIT tekevät kiistanalaista CRISPR-geeninmuokkaustyökalua tehokkaampaan

Viimeaikainen kehitys DNA: n muokkauksessa on mahdollista käsitellä laajempaa ihmisten sairauksia kuin koskaan ennen. Mutta tiedemiehiä on vielä ratkaistava ongelma näiden muutosten tekemisessä kaikissa kehon soluissa, jotka tarvitsevat niitä.

Harvardin yliopiston ja Massachusetts Institute of Technologyin (MIT) tutkijaryhmä on tunnistanut pienemmän entsyymin, joka helpottaa geenin muokkaamista koneilla suoraan kehon soluihin.

mainMainos

Tämä leikata edistyksellinen genomien muokkausjärjestelmä - jota kutsutaan nimellä CRISPR - käytetään jo tarkkojen muutosten tekemiseen laboratorioeläinten DNA: han.

Tutkijat toivovat, että lopulta kohdennetaan ihmisen sairaudet menetelmällä. Tyhjentämällä tai muuttamalla geenejä ihmissoluissa tutkijat saattavat jonain päivänä kyetä hoitamaan sairauksia, jotka vaihtelevat kystisestä fibroosista sydänsairauksiin ja diabetekseen.

Joidenkin sairauksien tapauksessa tutkijat voisivat poimia veren kantasolut ja muuttaa niitä CRISPR: n avulla. He palauttaisivat sitten muuttuneet solut potilaan kehoon.

Mainos

Muiden sairauksien osalta tutkijoiden on kuitenkin käytettävä vammautunutta virusta toimittamaan koko CRISPR-järjestelmä soluihin. Tämän pakkauksen on sisällettävä bakteerientsyymi, joka tunnetaan nimellä Cas9, joka tekee DNA: n leikkaukset ja entsyymiä ohjaavan kappaleen RNA oikeaan paikkaan.

Yksittäinen injektio voi pysyvästi alentaa kolesterolia, sydänkohtausriskiä

MainosMainos

Tutkijat ratkaise toimitustapa

Yksi lupaavimmista kuljetusvälineistä tai vektoreista CRISPR: n toimittamiseksi ihmiset ovat adeno-assosioitunut virus (AAV). Tätä vektoria ei tiedetä aiheuttavan ihmisen sairautta, ja se on jo hyväksytty Euroopassa kliinisissä tutkimuksissa.

AAV: llä on kuitenkin rajoitettu lastinkapasiteetti. Tämän vuoksi on vaikea pakata kaikki genomin muokkaamiseen tarvittavat kappaleet.

Yksi ratkaisu olisi löytää vektori, joka voi kuljettaa enemmän. Mutta AAV: llä on jo todistettu tulos. Sen sijaan Broad Institutein tutkijat asettivat näkemyksensä löytää pienempi Cas9-entsyymi, joka sopisi helpommin AAV: n sisällä.

Tämä tapahtui läpi 600 erilaisten bakteerien kantojen läpi kulkevien Cas9-entsyymien läpi. Tutkijat kaventivat tätä luetteloa kuuteen mahdolliseen ehdokkaaseen.

"Onneksi yksi näistä pienemmistä Cas9-proteiineista osoittautui sopivaksi tässä paperissa kuvatun menetelmän kehittämiseen", kertoi Eugene Koonin, kansallisen bioteknologian tiedotuskeskuksen vanhempi tutkija ja tutkimukseen osallistunut kirjoittaja, lehdistötiedotteessa.

MainosMainos

Luonnossa tänään julkaistussa paperissa esitetty Cas9-entsyymi on peräisin bakteereista Staphylococcus aureus, joka voi aiheuttaa stabiilisia infektioita ihmisillä.Se on 25 prosenttia pienempi kuin CRISPR: n, joka on Streptococcus pyogenes, jota tällä hetkellä käytetään.

Tutkijat voivat nyt muokata ihmisen geenejä, yksi kirje kerrallaan »

Pienempi entsyymi tehokkaasti geneettisessä muokkauksessa

Kun pakkausongelma ratkaistiin, tutkijat selvittivät, testattiiko pienempi Cas9-entsyymi samoin kuin nykyinen versio.

Mainos

He tutustuivat Cas9: n tekemien tahattomien leikkausten tai virheiden määrään muille DNA-alueille. Tässä suhteessa pienempi Cas9 oli yhtä tarkka kuin S: n entsyymi. pyogenes.

Tämä uusi Cas9 tarjoaa tukirakenteen … auttaa luomaan parempia taudin malleja, tunnistamaan mekanismeja ja kehittämään uusia hoitoja. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology

Seuraavaksi tutkijat asettivat pienemmän Cas9: n toimimaan potentiaalisessa sydänsairauksien hoidossa. Tutkijat pistivät AAV-annostelujärjestelmän - pienemmällä Cas9: llä hinaukseen - hiiren maksaan.

AdvertisementAdvertisement

Cas9: n kohde oli PCSK9-niminen geeni, joka liittyy korkeaan kolesteroliin ja sydänsairauksiin. Toimitettuaan Cas9 leikkautui kyseiseen geeniin ja estäisi sen tehokkaasti.

Viikkoa hoidon jälkeen kolesterolipitoisuudet hiirillä laskivat. Nämä vaikutukset kestivät jopa kuukauden.

Tämä tekniikka on kaukana ihmisen sairauden hoidosta. Kuten muutkin lupaavat geeninmuokkaustekniikat, CRISPR: n odotetaan menettävän matkan varrella.

Mainos

Mutta tutkijoiden menestys lisää ihmisten geenien muokkaamiseen käytettävissä olevia työkaluja.

MainosMainos

Genomit vs. genetiikka: Ota tiukempi haku»

DNA Editointi kasvot Eettiset esteet

CRISPR joutuu kohtaamaan muita haasteita ennen kuin sitä voidaan laajalti käyttää ihmisten sairauksien hoitoon.

Yksi on sen turvallisuus. CRISPR on nopeampi ja helpompi käyttää kuin muut geenien muokkaustekniikat. Mutta se ei tarkoita, että se olisi tarkempi. DNA: n ulkopuoliset leikkaukset voivat tapahtua, kun sekvenssi on samanlainen mutta ei identtinen ohjaavan RNA: n kanssa. Tällä voi olla tahattomia - ja mahdollisesti tappavia - terveysvaikutuksia.

Gene-muokkaustekniikan tarkka luonne on herättänyt myös eettisiä kysymyksiä. Tekniikkaa voitaisiin käyttää taudin parantamiseksi, mutta sitä voitaisiin käyttää myös sellaisten ominaisuuksien, kuten älykkyyden tai fyysisen ulkonäön, kehittämiseen ns. "

Jotkin näistä muutoksista voitaisiin tehdä ihmisen ituradan - siemennesteen, munien ja alkioiden - kanssa, jotta ne voitaisiin välittää tuleville sukupolville.

Olen henkilökohtaisesti sitä mieltä, että emme ole juuri tarpeeksi älykkäitä … tuntea olosi mukavaksi seurauksista, jotka aiheutuvat perimättömyyden muuttamisesta jopa yksittäisessä yksilössä.Dr. David Baltimore, Kalifornian teknillinen korkeakoulu

Vastauksena tähän uhkaan joukkoon biologeja - CRISPR-lähestymistavan keksijä mukaan luettuna - on vaadittu maailmanlaajuisesti kieltää tämän tekniikan käyttö ihmisillä millään tavalla. siirretään jälkeläisille.

Moratorio antaisi tutkijoille, etiikamiehille ja yleisölle aikaa tutkia tämän menetelmän mahdollisia vaikutuksia.

"Huolemme ihmisistä, jotka tekevät muutoksia tietämättä, mitä nämä muutokset merkitsevät yleisen genomin suhteen", ryhmän jäsen David Baltimore kertoi New York Timesille. "Henkilökohtaisesti uskon, että emme ole juuri tarpeeksi älykkäitä - eikä ole kovinkaan kauan - olemaan mukavampia siitä, miten perinnöllisyyden muuttuminen voi muuttua jopa yhdestä yksilöstä. "

Suunnittelijan vauvat voisivat olla aivan kulman takana»