Geenien muokkauksen edistyminen laajentaa CRISPR-tekniikoiden ulottuvuutta, Duke raportoi
Julkaisupäivä:Duken yliopiston insinööriryhmä on kehittänyt menetelmän laajentaa CRISPR-tekniikoiden ulottuvuutta. Vaikka alkuperäinen CRISPR-järjestelmä pystyi kohdistamaan vain ihmisen genomin 12.5%:hen, uusi menetelmä laajentaa pääsyä lähes jokaiseen geeniin, jotta se voisi kohdistaa ja hoitaa laajemman valikoiman sairauksia genomitekniikan avulla.
Tutkimukseen osallistui yhteistyökumppaneita Harvardin yliopistosta, Massachusetts Institute of Technologysta, Massachusettsin yliopiston lääketieteellisestä koulusta, Zürichin yliopistosta ja McMaster Universitystä.
Tämä teos ilmestyi lehdessä 4. lokakuuta Luontoviestintä.
"CRISPR on loistava työkalu tietyn DNA:n muokkaamiseen, mutta meillä on silti rajoitettu, mitä geenejä voimme muokata", sanoi. Pranam Chatterjee, biolääketieteen tekniikan apulaisprofessori. "Alkuperäinen CRISPR-työkalu pystyi muokkaamaan vain noin 12.5% kaikista DNA-sekvensseistä sen perusteella, missä kyseinen välikappale sijaitsi. Jos sinulla sattuu olemaan mutaatio toisessa 87.5%:ssä, et olisi onneton.
CRISPR-Cas on bakteerien immuunijärjestelmä, jonka avulla bakteerit voivat käyttää RNA-molekyylejä ja CRISPR-assosioituja (Cas) -proteiineja tunkeutuvien virusten DNA:n kohdistamiseen ja tuhoamiseen. Sen löytämisen jälkeen tutkijat ovat kilpaileneet kehittääkseen arsenaalin uusia CRISPR-järjestelmiä geeniterapian ja genomitekniikan sovelluksiin.
Cas-proteiinit käyttävät genomiin muokkauksia varten sekä RNA-molekyyliä, joka ohjaa entsyymin kohdistettuun DNA-osuuteen, että protospacerin viereistä motiivia eli PAM:a, joka on lyhyt DNA-sekvenssi, joka seuraa välittömästi kohde-DNA-sekvenssiä ja on tarvitaan Cas-proteiinin sitoutumiseen.
Kun opas-RNA löytää komplementaarisen DNA-sekvenssinsä ja Cas-entsyymi sitoo viereisen PAM:n, entsyymi toimii saksina ja tekee DNA:han leikkauksen, mikä laukaisee halutut muutokset genomiin. Yleisin CRISPR-Cas-järjestelmä on Streptococcus pyogenes -bakteerin (SpCas9) Cas9, joka vaatii kahden peräkkäisen guaniiniemäksen (GG) PAM-sekvenssin.
Aiemmassa työssään Chatterjee ja hänen tiiminsä käyttivät bioinformatiikan työkaluja uusien Cas9-proteiinien löytämiseen ja kehittämiseen, mukaan lukien Sc++, joka vaatii vain yhden guaniiniemäksen PAM:n leikkauksen tekemiseen. Tämä muutos antoi tutkijoille mahdollisuuden muokata lähes 50%:tä kaikista DNA-sekvensseistä.
Samaan aikaan Chatterjeen yhteistyökumppanit Harvardissa, jota johti Benjamin Kleinstiver, Harvard Medical Schoolin apulaisprofessori, suunnittelivat erillisen muunnelman nimeltä SpRY. Vaikka SpRY pystyi sitoutumaan mihin tahansa neljästä DNA-emäksestä, jotka voisivat muodostaa PAM:n, sillä oli paljon vahvempi affiniteetti adeniiniin ja guaniiniin.
Koska molemmissa järjestelmissä oli haittoja, ryhmä päätti yhdistää molempien parhaat puolet uudeksi versioksi nimeltä SpRyc.
"Tällä uudella työkalulla voimme kohdistaa genomin lähes 100%:hen paljon tarkemmin", Chatterjee sanoi.
Vaikka SpRYc oli kollegansa hitaampi leikkaamaan kohde-DNA-sekvenssejä, se oli tehokkaampi kuin molemmat perinteiset entsyymit muokkaamaan tiettyjä DNA-osia. SpRYc:n leveydestä huolimatta se oli myös tarkempi kuin SpRY.
Luotuaan SpRYc:n muokkausominaisuudet tiimi tutki työkalun mahdollisia terapeuttisia käyttöjä geneettisille sairauksille, joita ei voida hoitaa tavallisella CRISPR-järjestelmällä. Heidän ensimmäinen testinsä oli Rett-oireyhtymä, etenevä neurologinen häiriö, joka vaikuttaa pääasiassa nuoriin naisiin ja jonka aiheuttaa yksi kahdeksasta tietyn geenin mutaatiosta. Toinen oli Huntingtonin tauti, harvinainen, perinnöllinen neurologinen häiriö, joka aiheuttaa hermosolujen rappeutumista aivoissa. Ryhmä havaitsi, että SpRYc pystyi muuttamaan mutaatioita, joihin aiemmin ei ollut pääsyä, tarjoten mahdollisia hoitomahdollisuuksia molemmille sairauksille.
"SpRYc:ssä on paljon potentiaalia, olipa kyse sitten siitä, miten se voidaan kääntää klinikalle tai löytää tapoja tehdä siitä entistä tehokkaampi", sanoi Chatterjee. "Odotamme innolla, että pääsemme tutkimaan työkalumme kaikkia ominaisuuksia."
(C) Duken yliopisto
Alkuperäinen artikkelin lähde: WRAL TechWire