211service.com
CRISPR 2.0 är här och det är mycket mer exakt
Det skulle en dag kunna användas för att behandla en rad ärftliga sjukdomar. 25 oktober 2017
US National Library of Medicine
Du har förmodligen hört talas om den molekylära skalpellen CRISPR-Cas9, som kan redigera eller ta bort hela gener. Nu har forskare utvecklat en mer exakt version av DNA-redigeringsverktyget som kan reparera ännu mindre segment av en persons genom.
I två studier publicerade idag, en i Natur och en annan in Vetenskap , beskriver forskare från Broad Institute of MIT och Harvard ett nytt sätt att redigera DNA och RNA, kallat basredigering. Metoden skulle en dag kunna behandla en rad ärftliga sjukdomar, av vilka några för närvarande inte har några behandlingsalternativ.
Det mänskliga genomet innehåller sex miljarder DNA-bokstäver, eller kemiska baser som kallas A, C, G och T. Dessa bokstäver paras ihop – A med T och C med G – för att bilda DNA:s dubbla helix. Basredigering, som använder en modifierad version av CRISPR, kan ändra en enda av dessa bokstäver åt gången utan att göra avbrott i DNA:s struktur.
Det är användbart eftersom ibland bara ett baspar i en lång DNA-sträng byts ut, raderas eller infogas - ett fenomen som kallas en punktmutation. Punktmutationer utgör 32 000 av de 50 000 förändringar i det mänskliga genomet som är känt för att vara associerade med sjukdomar.
I den Natur studie kunde forskare under ledning av David Liu, en kemiprofessor från Harvard och medlem av Broad Institute, ändra ett A till ett G. En sådan förändring skulle ta itu med ungefär hälften av de 32 000 kända punktmutationer som orsakar sjukdom.
För att göra det modifierade de CRISPR så att det bara skulle riktas mot en enda bas. Redigeringsverktyget kunde ordna om atomerna i ett A så att det istället liknade ett G, vilket lurade celler att fixera den andra DNA-strängen för att slutföra bytet. Som ett resultat blev ett A-T-baspar ett G-C. Tekniken skriver i huvudsak om fel i den genetiska koden istället för att skära och ersätta hela bitar av DNA.
Standardmetoder för genomredigering, inklusive användningen av CRISPR-Cas9, gör dubbelsträngade avbrott i DNA, vilket är särskilt användbart när målet är att infoga eller ta bort DNA-baser, sa Liu på ett konferenssamtal med journalister på tisdagen. Men när målet är att helt enkelt fixa en punktmutation erbjuder basredigering en effektivare och renare lösning.
Liu sa att basredigering inte är tänkt att ersätta traditionell genredigering med CRISPR, utan snarare ett annat alternativ för att förändra genomet i ett försök att korrigera sjukdomen. Om CRISPR är besläktat med en sax, är grundredigering mer som en penna, sa han.
Tidigare hade forskare skapat basredigerare som kan göra den motsatta typen av byte – att ändra ett G till ett A. Substitutioner av ett G mot ett A i vissa delar av DNA representerar cirka 15 procent av sjukdomsassocierade punktmutationer. I september rapporterade kinesiska forskare att de använde ett av dessa redigeringsverktyg i ett embryo för att ta bort den genetiska mutationen som orsakar anemi.
Liu och hans kollegor arbetade i celler som tagits från patienter och använde sitt basredigeringsverktyg för att korrigera en punktmutation som orsakar ärftlig hemokromatos, en störning som gör att kroppen absorberar för mycket järn från maten. Detta överskott av järn kan byggas upp med tiden och orsaka levercancer och andra leversjukdomar, diabetes, hjärtsjukdomar eller ledsjukdomar.
Liu och hans team använde också basredigeraren i mänskliga celler för att inducera en mutation som undertrycker sickle-cell anemi. I båda studierna upptäckte de praktiskt taget inga effekter utanför målet, eller oönskade DNA-insättningar eller deletioner, vilket är ett problem med det traditionella sättet att använda CRISPR för att redigera hela gener.
I det nya Vetenskap studien, Feng Zhang, från Broad Institute och MIT, använde en liknande basredigeringsmetod för att rikta in sig på enskilda bokstäver i RNA, DNA:s kemiska kusin. RNA bryts ned naturligt i kroppen, så att redigera RNA skulle inte resultera i en permanent förändring av en persons genom.
Ross Wilson, från Innovative Genomics Institute vid University of California, Berkeley, säger att grundredigering så småningom kan bli ett bättre sätt att behandla vissa sjukdomar. Han säger att ett enda baspar är som ett ord i ett textstycke. Med konventionell CRISPR-teknik skulle du behöva byta ut hela stycket.
Det är mycket DNA att flytta runt, säger han. Med basredigering kan du bara ändra det enda ordet.
Liu säger att han är hoppfull om att basredigering av DNA och RNA kan användas som komplementära metoder för en bred uppsättning potentiella terapeutiska tillämpningar.
Hans labb utforskar basredigering för att fixa blodsjukdomar, neurologiska störningar, ärftlig dövhet och ärftlig blindhet.