Žanri parandus: tükeldamise asemel muutke

Uued geenivahendid parandavad DNA ja RNA valede glüfitähtedega

Kaks uut geenijärjestust saavad keemiliselt korrigeerida patogeenseid punktmutatsioone otse DNA-s ja RNA-s. © ktsimage / mõttekoda
ettelugemist

Sihipärasem korrektsioon: geneetilise materjali vigu saab tulevikus parandada ja suunata paremini. Kuna teadlased on välja töötanud kaks uut parandusvahendit, mis suudavad vale geenibaasi otse paremasse muundada, ilma et oleks vaja Erbguttteile välja lõigata. Eriti põnev: üks neist süsteemidest ei paranda selliseid punktmutatsioone DNA-s, vaid RNA-s. Selle tulemuseks on õiged valgud, ilma et oleks vaja otsest geneetilist manipuleerimist.

Geenilõiget CRISPR / Cas9 peetakse läbimurreks, kuna need võivad olla genoomis mutatsioonid hõlpsamaks ja sihipärasemaks parandamiseks kui varem. Teadlased on seda juba kasutanud Duchenne'i lihasdüstroofia hiirte paranemiseks, Alzheimeri mutatsiooni korrigeerimiseks inimese rakkudes ja sirprakulise aneemia geenipuuduse parandamiseks. Selle meetodi abil on juba katsetatud embrüote genoomi eetiliselt vastuolulisi sekkumisi.

Koodi parandus ilma lõiketa

Kuid CRISPR-i geenikääridel on üks puudus: kuigi need eemaldavad vigased DNA järjestused täpselt, sõltub see õige koodi järgneva sisestamise korral raku parandusmehhanismidest. Kui need rakulised süsteemid ei tööta või on need nõrgad, on geeniparanduse õnnestumise määr madal.

Kuid vähemalt ainult üksikute DNA aluste mutatsioonide jaoks oleks olemas alternatiiv: parandussüsteem, mis ei lõika geeni defektseid osi välja, vaid muundab need keemiliselt õigesse alusesse otse genoomi ahelas. See on eriti põnev, kuna suur osa patogeensest punktmutatsioonist on tingitud teatud aluse muutusest: guaaniini asemel istub DNA ahelas adeniin.

Kui geenikoodis eksitakse A (denin) asemel G (uanin), võib see teid haigeks teha. schulergd / tasuta pildid

Adeniinist saab guaniin

Just selle mutatsiooni järgi on Nicole Gaudelli ja tema kolleegide Harvardi ülikoolis uus geneetiline tööriist nüüd õige. See koosneb geenikääride CRISPR / Cas9 modifitseeritud vormist, mille külge teadlased kinnitasid veel ühe ensüümi. See bakteritest eraldatud ensüüm võib keemilise ümberkorraldamise abil muuta geeni aluse adeniini inosiiniks - aluseks, mida rakumasinad loevad guaniiniks. kuva

"Sellega oleme välja töötanud uue põhitoimetaja molekulaarse masina, mis suudab elusate rakkude genoomis G-A-mutatsioone korrigeerida programmeeritaval, pöördumatul ja tõhusal viisil, " ütleb Guadellise kolleeg David Liu. Seda geenivahendi toimimist kinnitavad esmased testid inimese rakukultuuridega. Ühes neist parandasid teadlased mutatsiooni, mis põhjustab päriliku verehaiguse h mokromatoosi. Teises testis genereerisid nad järjestuse, mis kaitseb punast verevärvi teatud verehaiguste eest.

Parandage DNA asemel RNA

Teine uus geneetiline tööriist ei põhine DNA-l, vaid RNA-l - biomolekulil, mis kopeerib DNA joonised ja toimetab need raku valguvabrikutesse. Trikk siin: Messengeri RNA vigase järjestuse parandamine, siis võib tekkida funktsionaalne valk, ilma et oleks vaja sekkumist DNA-sse. Haigust põhjustavaid mutatsioone saab seega parandada ilma püsivate ja eetiliselt vastuoluliste muutusteta genoomis.

Aluse adeniin RNA ahelal - ka sellel messenger-molekulil, muundub ADeniin inosiiniks. üldkasutatav

Oma remondiga ristitud süsteemi jaoks ühendasid David Cox ja tema kolleegid Broad Instituudist ja Harvardi ülikoolist esmalt CRISPR-i molekuli ensüümiga Cas13. See tagab, et geeniriist kinnitub DNA asemel RNA-le. Seejärel täiendasid teadlased seda konstruktsiooni valguga, mis muudab RNA aluse adeniini inosiiniks, sarnaselt esimese meeskonna ABE süsteemile.

Ja isegi see geenivahend osutus esialgsetes testides edukaks: Inimese rakukultuurides korrigeeris REPAIR-süsteem mitmesuguseid guaniini-adeniini mutatsioone, sealhulgas kahte, mis põhjustavad pärilikke haigusi. Tulemus: REMONT vähendas viga 20 kuni 40 protsenti RNA-st. Samal ajal esines vaid mõni niinimetatud sihtmärgiväline efekt - muutused alusjärjestuses tehti vales kohas.

"Suur samm edasi"

"Haiguse raviks vajaliku geneetilise muundamisega molekulaarse masina valmistamine on suur samm edasi, " nendib Liu. Kuid mõlemad geenivahendid nõuavad palju tööd ja testimist, enne kui neid saab patsientidel tegelikult kasutada.

Jääb üle vaadata, kuidas need molekulaarsed kompleksid kanaliseeruvad kõige paremini patsiendi rakkudesse, kui ohutud need geeniparandused on ja kui tõhusad need on elusloomadel ja inimestel. Sellegipoolest näevad mõlemad meeskonnad uutes parandussüsteemides paljutõotavaid lähenemisviise, et tulevikus patogeenseid mutatsioone õrnemalt ja tõhusamalt parandada. (Loodus, 2017; doi: 10.1038 / loodus24644; Teadus, 2017; doi: 10.1126 / teadus.aaq0180)

(Harvardi Ülikooli Lai Instituut, MIT, 26. oktoober 2017 - MTÜ)