Жанр ремонт: трансформирайте вместо рязане

Новите генни инструменти коригират неправилни букви от глиф в ДНК и РНК

Две нови генни последователности могат химически да коригират патогенните точкови мутации директно в ДНК и РНК. © ktsimage / thinkstock
чете на глас

По-целенасочена корекция: Грешките в генетичния материал биха могли да бъдат поправени по-лесно и по-насочени в бъдеще. Тъй като изследователите са разработили два нови инструмента за поправяне, които могат да преобразуват грешна база от гени директно в правилната - без да се налага да отрежат Erbguttteile. Особено вълнуващо: Една от тези системи не поправя такива точкови мутации в ДНК, а в РНК. Това води до правилни протеини, без да е необходима директна генетична манипулация.

Генното срязване CRISPR / Cas9 се счита за пробив, тъй като може да бъде мутации в генома по-лесно и по-целенасочено поправяне от преди. Изследователите вече са го използвали, за да лекуват мишки от мускулна дистрофия на Дюшен, да коригират мутацията на Алцхаймер в човешките клетки и да поправят генния дефект на сърповидноклетъчната анемия. Дори етично противоречивите интервенции в генома на ембрионите вече са тествани с този метод.

Корекция на кода без разрез

Но ножиците за гени CRISPR имат един недостатък: Въпреки че премахва точно дефектните последователности на ДНК, това зависи от механизмите за поправяне на клетката за последващо въвеждане на правилния код. Ако обаче тези клетъчни системи не функционират или са слабо слаби, успеваемостта на възстановяването на гени е ниска.

Въпреки това, поне за мутации само на единични ДНК бази, би имало алтернатива: система за поправяне, която не изрязва дефектните части на гена, а ги преобразува химически в правилната основа директно в нивото на генома. Това е особено вълнуващо, тъй като голяма част от патогенната точкова мутация се дължи на известна промяна в основата: Вместо гуанин, аденонът седи в нишката на ДНК.

Ако A (денин) вместо G (uanin) сгреши в генетичния код, това може да ви разболее. schulergd / безплатни изображения

Аденинът става гуанин

Именно тази мутация новото генетично средство на Никол Гаудели и нейните колеги от Харвардския университет сега се коригира. Състои се от модифицирана форма на генната ножица CRISPR / Cas9, към която изследователите прикрепиха друг ензим. Този ензим, изолиран от бактериите, може да преобразува генната база аденин в инозин чрез химическо пренареждане основа, която се чете от клетъчната машина като гуанин. показ

„С това ние разработихме нов основен редактор молекулярна машина, която може да коригира мутации от G до A в генома на живите клетки auf по програмируем, необратим и ефективен начин“, казва колегата на Guadellis Дейвид Лю. Фактът, че това генно средство работи, се потвърждава от първоначални тестове с човешки клетъчни култури. В един от тях изследователите коригират мутация, която причинява наследственото кръвно заболяване h mochromatosis. Във втори тест те генерираха последователност, която предпазва червената кръвна боя от определени кръвни заболявания.

Коригирайте РНК вместо ДНК

Вторият нов генетичен инструмент не се основава на ДНК, а на РНК - биомолекулата, която копира чертежите на ДНК и ги доставя в протеиновите фабрики на клетката. Номерът тук: Коригирането на дефектна последователност в месинговата РНК, тогава може да се генерира функционален протеин, без да се изисква намеса в ДНК. Мутациите, причиняващи заболявания, могат по този начин да бъдат поправени без постоянни и евентуално етично противоречиви промени в генома.

Основният аденин в нишката на РНК - също в тази молекула на пратеника, ADenin се превръща в инозин. публично достояние

За своята кръстосана система REPAIR Дейвид Кокс и неговите колеги от Широкия институт и Харвардския университет първо комбинираха молекулата CRISPR с ензим Cas13. Това гарантира, че генният инструмент се прикрепя към РНК вместо към ДНК. След това изследователите допълниха тази конструкция с протеин, който трансформира базата на РНК аденин в инозин, подобно на ABE системата на първия екип.

И дори този ген инструмент се оказа успешен при първоначални тестове: В човешките клетъчни култури системата REPAIR коригира различни мутации на гуанин-аденин, включително две, които причиняват наследствени заболявания. Резултатът: REPAIR намали грешката в 20 до 40 процента от РНК. В същото време се появиха само няколко така наречени извънцелеви ефекти - промени в основната последователност, направени на неправилно място.

"Голяма стъпка напред"

„Направата на молекулярна машина, която прави генетичната модификация, необходима за излекуване на заболяване, е голяма стъпка напред“, заявява Лю. Но и двата генни инструмента изискват много работа и тестване, преди да бъдат действително използвани при пациенти.

Остава да видим как тези молекулни комплекси са най-добре канализирани в клетките на пациента, колко безопасни са тези генни корекции и колко ефективни са при живи животни и хора. Въпреки това и двата екипа виждат обещаващи подходи в новите си системи за ремонт, за да коригират патогенните мутации в бъдеще по-нежно и ефективно. (Nature, 2017; doi: 10.1038 / nature24644; Science, 2017; doi: 10.1126 / science.aaq0180)

(Широки институт, Харвардски университет, MIT, 26 октомври 2017 г. - NPO)