211service.com
Beväpna kroppar med CRISPR för att bekämpa Huntingtons sjukdom och ALS
UC San Diego Health.
Genredigeringsverktyget CRISPR är baserat på ett naturligt försvarssystem inbäddat i bakterieceller som känner igen och förstör invaderande viralt DNA.
Tänk om vi kunde lägga till samma attackmekanism till våra egna celler? En bioteknisk startup, Locana , försöker göra just det genom att sätta in CRISPR-maskineriet i mänskliga celler för att utrusta kroppen för att bekämpa Huntingtons sjukdom och amyotrofisk lateralskleros, även känd som Lou Gehrigs sjukdom.
För att göra det, använder Gene Yeo, företagets medgrundare och professor i cellulär och molekylär medicin vid University of California, San Diego, School of Medicine, CRISPR för att gå efter ett annat mål: RNA, budbärarmolekylen som är involverad i överföring och avkoda den genetiska informationen lagrad i DNA.
Vid sjukdomar som ALS, Huntingtons och vissa typer av muskeldystrofi, byggs RNA upp och bildar avvikande proteiner som orsakar sjukdomar. Yeo säger att han är särskilt intresserad av dessa sjukdomar eftersom de inte har några effektiva terapier och kan vara dödliga. Han vill använda CRISPR för att förstöra giftiga RNA och vända de förödande effekterna av sjukdomar.
Normalt använder CRISPR ett skivningsprotein som heter Cas9 som känner igen och hackar upp önskat DNA, vilket eliminerar en muterad gen. Yeo och hans team modifierade Cas9 för att lämna DNA ifred och istället binda till och klippa problematiskt RNA.
I en studie publicerades i augusti , använde Yeo och hans kollegor CRISPR-Cas9 för att förstöra felaktiga upprepningar i RNA-sekvenser. När det testades i labbet, utplånade Yeos CRISPR-verktyg 95 procent eller mer av dessa RNA-knutar i celler som hyser Huntingtons sjukdom och en typ av ALS.
Forskarna testade också metoden på en form av ärftlig muskeldystrofi, kallad myotonisk dystrofi. De kunde eliminera 95 procent av felaktiga RNA i muskelceller som tagits från patienter. Efter att de applicerat CRISPR liknade de en gång sjuka cellerna friska. Yeo tror att mer än 20 genetiska sjukdomar som orsakas av giftiga RNA-upprepningar potentiellt skulle kunna behandlas på detta sätt.
Att slå ner dessa RNA är dock bara tillfälligt. RNA regenereras ständigt, så dess nivå i celler återgår så småningom tillbaka till det normala efter några dagar till en vecka. Yeo säger att det faktiskt är en fördel med att använda CRISPR för att rikta RNA istället för DNA – effekterna är inte bestående.
Med RNA-inriktning finns det ingen permanent, irreversibel skada på genomet, säger Yeo.
Detta kommer att göra det möjligt för forskare att göra tillfälliga förändringar av RNA och testa effekterna på djur innan de injicerar människor med en experimentell CRISPR-terapi. Yeo och andra labb designar molekyler som kan stänga av denna process om något går fel.
En terapi med tillfällig effekt skulle fungera bättre i vissa fall, till exempel vid tillstånd som inte är livshotande eller infektionssjukdomar som bara kräver kortvarig behandling. Men för att behandla ALS eller Huntingtons sjukdom under en persons livstid behöver du något som varar längre än bara några dagar eller en vecka.
Så Yeo designar en viruskapsel för att bära CRISPR-maskineriet till rätt celler. Dessa virustillförselskyttlar skulle tillåta Cas-proteinet att stanna kvar i en persons celler längre – helst i flera år, vilket gör Cas till en miniarsenal för att hålla ostyrigt RNA borta.
Mitchell O'Connell, biträdande professor i biokemi och biofysik vid University of Rochester Medical Center, säger att tillvägagångssättet förmodligen skulle kräva upprepade behandlingar under åren. Det skiljer sig från att använda CRISPR för att redigera DNA, vilket skulle vara en engångsinjektion eller procedur.
O'Connell och andra som studerar CRISPR för att rikta in sig på RNA tror att denna funktion kan göra metoden säkrare än DNA-redigering. Att använda CRISPR för att redigera gener medför risken för mutationer utanför målet - oönskade genetiska skärsår som kan orsaka allvarliga biverkningar hos patienter, som cancer. Hittills säger Yeo att han har sett få effekter utanför målet genom att söka RNA. Han tror att det beror på att RNA är ett mer specifikt mål.
Detta kan ökas snabbare eftersom det inte är lika farligt, säger O'Connell.
Andra forskare är också intresserade av att använda CRISPR för att gå efter RNA. Feng Zhang, en forskare vid Broad Institute of MIT och Harvard, publicerade denna vecka ett papper i Natur , där han visade att ett annat skärprotein känt som Cas13 kunde användas för att detektera, skiva och spåra RNA i mänskliga celler. Tidigare använde Zhangs labb CRISPR-Cas13 för att rikta RNA i bakterieceller.
I den nya studien använde Zhang och hans kollegor samma CRISPR-redigeringssystem för att minska RNA-nivåer som uttrycks av tre gener associerade med cancer.