Harvard, MIT Gjør kontroversielt CRISPR-genredigeringsverktøy mer kraftfull
Innholdsfortegnelse:
- En av de mest lovende transportkjøretøyene, eller vektorer, for å levere CRISPR i folk er adeno-assosiert virus (AAV). Denne vektoren er ikke kjent for å forårsake menneskelig sykdom og har allerede blitt godkjent i Europa for bruk i kliniske studier.
- Med løsningen av løsningen ble forskerne satt ut for å teste om det mindre Cas9-enzymet fungerte så vel som den nåværende versjonen.
- CRISPR står også overfor andre utfordringer før den kan bli mye brukt til å behandle menneskersykdommer.
Nylige fremskritt i redigering av DNA har potensial til å behandle et bredere spekter av menneskelige sykdommer enn noen gang tidligere. Men forskere trenger fortsatt å løse problemet med å gjøre de endringene i alle cellene i kroppen som trenger dem.
Nå har en gruppe forskere fra Broad Institute at Harvard University og Massachusetts Institute of Technology (MIT) identifisert et mindre enzym som gjør det enklere å levere genredigeringsmaskinen direkte til celler i kroppen.
advertisementAdvertisementDette banebrytende genome-editing system - kjent som CRISPR - brukes allerede til å gjøre presise endringer i DNA fra laboratoriedyr.
Forskere håper å til slutt målrette menneskelige sykdommer med metoden. Ved å deaktivere eller endre gener i humane celler, kan forskere en dag kunne behandle sykdommer som spenner fra cystisk fibrose til hjertesykdom og diabetes.
Ved enkelte sykdommer kan forskere trekke stamceller fra blodet og endre dem ved hjelp av CRISPR. De ville da returnere de forandrede cellene til pasientens kropp.
AnnonseFor andre sykdommer må forskere imidlertid bruke et deaktivert virus for å levere hele CRISPR-systemet til celler. Denne pakken må inkludere et bakterielt enzym - kjent som Cas9 - som gjør kutt i DNA og et stykke RNA som styrer enzymet til riktig sted.
AnnonserAdvertisement Forskere Løs et LeveringsproblemEn av de mest lovende transportkjøretøyene, eller vektorer, for å levere CRISPR i folk er adeno-assosiert virus (AAV). Denne vektoren er ikke kjent for å forårsake menneskelig sykdom og har allerede blitt godkjent i Europa for bruk i kliniske studier.
AAV har imidlertid en begrenset lastkapasitet. Dette gjør det vanskelig å pakke alle bitene som er nødvendige for å redigere genomet.
En løsning ville være å finne en vektor som kan bære mer. Men AAV har allerede bevist track record. I stedet satte forskere fra Broad Institute sitt syn på å finne et mindre Cas9-enzym, en som ville passe lettere i AAV.
Dette involverte sikting gjennom 600 eller så Cas9 enzymer fra forskjellige bakteriestammer. Forskere innsnevret denne listen ned til seks potensielle kandidater.
"Heldigvis viste et av disse mindre Cas9-proteinene seg for å være egnet for utviklingen av metoden beskrevet i dette dokumentet," sa Eugene Koonin, seniorforsker med Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon og en bidragende forfatter på studien, i en pressemelding.
AdvertisementAdvertisement
Cas9-enzymet som presenteres i papiret, publisert i dag i Nature, kommer fra bakterieneStaphylococcus aureus, som kan forårsake staph-infeksjoner hos mennesker.Den er 25 prosent mindre enn den som for tiden brukes med CRISPR, som er fra Streptococcus pyogenes. Forskere kan nå redigere det menneskelige genom, ett brev om gangen »
Mindre enzym som er effektive i genredigering
Med løsningen av løsningen ble forskerne satt ut for å teste om det mindre Cas9-enzymet fungerte så vel som den nåværende versjonen.
Annonse
De så på antall utilsiktede kutt eller feil, laget av Cas9 til andre områder av DNA. I denne forbindelse var den mindre Cas9 like nøyaktig som enzymet fra S. pyogenes. Denne nye Cas9 gir et stillas til … hjelpe oss med å skape bedre sykdomsmodeller, identifisere mekanismer og utvikle nye behandlinger. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology
Deretter satte forskerne den mindre Cas9 i arbeid på en potensiell behandling for hjertesykdom. Forskere injiserte AAV-leveringssystemet - med mindre Cas9 i slep - inn i musenes lever.ReklameAdvertisement
Målet for Cas9 var et gen som heter PCSK9 som er forbundet med høyt kolesterol og hjertesykdom. En gang levert, gjorde Cas9 kutt til det genet, og deaktiverte det effektivt. En uke etter behandling falt kolesterolnivåene i musene. Disse effektene varet opp til en måned.Denne teknologien er langt fra å behandle sykdom hos mennesker. Som andre lovende genredigeringsteknikker, vil CRISPR trolig oppleve tilbakeslag underveis.
Annonse
Men forskernes suksess legger til verktøyene som er tilgjengelige for å redigere gener av mennesker.AnnonseAvgift
Genomics versus Genetics: Ta en nærmere titt»CRISPR står også overfor andre utfordringer før den kan bli mye brukt til å behandle menneskersykdommer.
Den ene er dens sikkerhet. CRISPR er raskere og enklere å bruke enn andre genredigeringsmetoder. Men det betyr ikke at det er mer nøyaktig. Off-target kutt til DNA kan oppstå når sekvensen er lik, men ikke identisk med styrings-RNA. Dette kan ha utilsiktede - og potensielt dødelige - helsekonsekvenser.
Den nøyaktige naturen til genredigeringsteknikken har også reist etiske spørsmål. Teknikken kan brukes til å kurere sykdom, men det kan også brukes til å forbedre kvaliteter som intelligens eller fysisk utseende i såkalte "designer babyer". "
Noen av disse endringene kunne gjøres til den menneskelige kimlinjen - sæd, egg og embryoer - slik at de ville bli overført til fremtidige generasjoner.
Jeg tror personlig at vi bare ikke er klarte nok … å føle seg komfortable om konsekvensene av å endre arvelighet, selv i et enkelt individ.Dr. David Baltimore, California Institute of Technology
Som følge av denne trusselen har en gruppe biologer - inkludert oppfinner av CRISPR-tilnærmingen - kalt et verdensomspennende forbud mot bruk av denne teknikken hos mennesker på noen måte som kunne bli sendt ned til avkom.Moratoriet vil gi forskere, etikere og den offentlige tiden for å studere den potensielle effekten av denne metoden.
"Vi er bekymret for at folk gjør endringer uten å ha kunnskap om hva disse endringene betyr i forhold til det overordnede genomet," sa Dr. David Baltimore, et medlem av gruppen, til New York Times. "Jeg tror personlig at vi bare ikke er klare nok - og vil ikke vare lenge - å føle seg komfortabel om konsekvensene av å endre arvelighet, selv i et enkelt individ. "Designer babyer kan være rett rundt hjørnet»
