Žánrové opravy: Transformácia namiesto rezania

Nové génové nástroje opravujú nesprávne glyfové písmená v DNA a RNA

Dve nové génové sekvencie môžu chemicky korigovať patogénne bodové mutácie priamo v DNA a RNA. © ktsimage / thinkstock
čítať nahlas

Cielenejšia korekcia: Chyby v genetickom materiáli by sa mohli v budúcnosti ľahšie a cielenejšie opraviť. Pretože vedci vyvinuli dva nové opravné nástroje, ktoré dokážu priamo previesť zlú génovú bázu do pravého - bez toho, aby bolo potrebné vypnúť Erbguttteile. Zvlášť vzrušujúce: Jeden z týchto systémov neopravuje takéto bodové mutácie v DNA, ale v RNA. Výsledkom sú správne proteíny bez potreby priamej genetickej manipulácie.

Génový strih CRISPR / Cas9 je považovaný za prielom, pretože to môže byť mutácia v genóme ľahšia a cielenejšia oprava ako predtým. Vedci ju už použili na liečenie myší z Duchennovej svalovej dystrofie, na opravu Alzheimerovej mutácie v ľudských bunkách a na opravu génového defektu kosáčikovitej anémie. S touto metódou sa už testovali dokonca eticky kontroverzné zásahy do genómu embryí.

Oprava kódu bez orezania

Avšak nožnice génov CRISPR majú jednu nevýhodu: Aj keď presne odstraňuje chybné sekvencie DNA, závisí to od mechanizmov opravy bunky pri následnom vložení správneho kódu. Ak však tieto bunkové systémy nefungujú alebo sú slabé, je úspešnosť génovej opravy nízka.

Aspoň pre mutácie iba jednotlivých báz DNA by však existovala alternatíva: opravný systém, ktorý nevyrezáva defektné časti génu, ale chemicky ich transformuje na správnu bázu priamo v reťazci genómu. Toto je obzvlášť vzrušujúce, pretože veľká časť patogénnej bodovej mutácie je spôsobená určitou zmenou bázy: Namiesto guanínu adenín sedí v reťazci DNA.

Ak sa v génovom kóde pomýli A (denin) namiesto G (uanin), môže to spôsobiť ochorenie. schulergd / obrázky zadarmo

Adenine sa stáva guanínom

Práve v tejto mutácii je nový genetický nástroj Nicole Gaudelli a jej kolegov z Harvardskej univerzity teraz správny. Pozostáva z modifikovanej formy génových nožníc CRISPR / Cas9, na ktorú vedci pripájali ďalší enzým. Tento enzým izolovaný z baktérií môže chemickým prešmykom na bázu, ktorý sa v bunkových strojoch číta ako guanín, previesť génovú bázu adenín na inozín. zobraziť

„Týmto sme vyvinuli nový základný editor molekulárny stroj, ktorý dokáže programovateľným, nezvratným a efektívnym spôsobom korigovať mutácie G na A v genóme živých buniek, “ hovorí kolega Guadellis David Liu. Skutočnosť, že tento génový nástroj funguje, sa potvrdzuje počiatočnými testami na ľudských bunkových kultúrach. V jednom z nich vedci korigovali mutáciu, ktorá spôsobuje hereditárnu poruchu krvi, hemochromatózu. V druhom teste vytvorili sekvenciu, ktorá chráni červené krvné farbivo pred určitými poruchami krvi.

Opravte RNA namiesto DNA

Druhý nový genetický nástroj nie je založený na DNA, ale na RNA - biomolekule, ktorá kopíruje plány DNA a dodáva ich do proteínových tovární v bunke. Trik tu: Je potrebná korekcia chybnej sekvencie v messengerovej RNA, potom je možné vytvoriť funkčný proteín bez toho, aby bolo potrebné zasahovať do DNA. Mutácie spôsobujúce ochorenie sa teda dajú opraviť bez trvalých a prípadne eticky kontroverzných zmien v genóme.

Adenín bázy na vlákne RNA - aj na tejto mediátorovej molekule sa ADenin premieňa na inozín. public domain

David Cox a jeho kolegovia z Broad Institute a Harvard University najskôr spojili molekulu CRISPR s enzýmom Cas13 pre ich pokrstený systém REPAIR. To zaisťuje, že sa génový nástroj sa pripojí k RNA namiesto DNA. Vedci potom doplnili tento konštrukt o proteín, ktorý transformuje bázu RNA adenínu na inozín, podobne ako systém ABE prvého tímu.

Dokonca aj tento génový nástroj sa ukázal byť úspešným v počiatočných testoch: V kultúrach ľudských buniek opravoval systém REPAIR rôzne mutácie guanínu na adenín, vrátane dvoch, ktoré spôsobujú dedičné choroby. Výsledok: OPRAVA znížila chybu v 20 až 40 percentách RNA. Súčasne sa vyskytlo iba niekoľko tzv. Mimo cieľových efektov - zmeny v základnej sekvencii vykonané na nesprávnom mieste.

"Veľký krok vpred"

„Vytvorenie molekulárneho stroja, ktorý vykoná genetickú modifikáciu potrebnú na liečenie choroby, je veľkým krokom vpred, “ uvádza Liu. Obidva génové nástroje si však pred použitím v skutočnosti vyžadujú veľa práce a testovania.

Zostáva vidieť, ako sa tieto molekulárne komplexy najlepšie nasmerujú do buniek pacienta, ako bezpečné sú tieto génové korekcie a ako efektívne sú v živých zvieratách a ľuďoch. Oba tímy napriek tomu vidia sľubné prístupy vo svojich nových opravných systémoch, aby mohli v budúcnosti korigovať patogénne mutácie jemnejšie a účinnejšie. (Nature, 2017; doi: 10, 1038 / nature24644; Science, 2017; doi: 10, 126 / science.aaq0180)

(Broad Institute, Harvardská univerzita, MIT, 26. októbra 2017 - NPO)