Crispr 'Kill' Switch Kunne Gøre Menneskelig Gen Redigering Sikrere

{h1}

Et protein, der anvendes af vira, kan bruges som en off-switch for at gøre crispr-genredigeringssystemet sikrere, siger forskere.

Et våben, som vira bruger i deres uendelige krig med bakterier, kunne bruges til at slukke for verdens mest kraftfulde genredigeringsværktøj.

Dette kan igen reducere risikoen for, at det bakterielle snit-og-pasta-system, kaldet CRISPR-Cas9, snisser de forkerte gener og introducerer løbende genetiske ændringer i mennesker eller andre arter i naturen.

I en ny undersøgelse opdagede forskerne, at et lille protein slukker for systemet, og i det mindste i en petriskål, virker proteinet i humane celler, siger forskerne.

"Det er bare dybest set et enkelt protein, som vi kan lave i cellen eller levere til cellen, der slukker Cas9, [og] stopper det for at binde og skære DNA," sagde studieforfatter Joseph Bondy-Denomy, en mikrobiolog ved universitetet i Californien, San Francisco. [Video: Hvordan virker CRISPR-Cas 9 Gene Editing Work?]

Genetisk find og erstat

CRISPR-Cas9-komplekset er et stærkt værktøj i det bakterielle immunforsvar mod invaderende vira. Når en virus infiltrerer en bakteriel celle, mobiliserer bakterierne en sekvens af DNA, kaldet CRISPR, eller "klynge regelmæssigt mellemrummet korte palindromiske gentagelser." DNA'et består af korte blokke af gentagende basepar adskilt af spacer-DNA. Bakterierne kopierer og indsætter den virale DNA-sekvens i CRISPR-regionen og producerer to tråde af RNA. Dette RNA associerer derefter med et enzym, der hedder Cas9, som fungerer som et par styrede saks, der går ind i målvirus DNA og skærer det ud. Endelig reparerer cellen cellen DNA, erstatter det slettede DNA-fragment med et andet erstatningsstykke (leveret af forskere). I det væsentlige kan CRISPR / Cas9-systemet anvendes som en genetisk "find and replace."

CRISPR-systemets brugervenlighed betyder, at det kunne bruges til næsten enhver genredigeringsmetode. F.eks. Kunne læger på en dag redigere humane immunceller i laboratoriet for at genkende kræftceller, og derefter injicere disse celler tilbage i en person som målrettet kræftbehandling, sagde Bondy-Denomy. For nylig brugte forskere i Kina CRISPR til at redigere menneskelige embryoner med alvorlige genetiske defekter, selvom de ikke tillod embryoer at modne.

Off-target-effekter

Gen-redigeringssystemet har imidlertid et problem: Det skærer stadig nogle gange de forkerte DNA-sekvenser. Cas9 stikker også for længe; Det tager cirka 24 timer, for halvdelen af ​​Cas9 bliver nedbrudt af en celle, hvilket giver det masser af tid til at lave afmålingsnedskæringer til DNA, sagde Bondy-Denomy til WordsSideKick.com.

Derfor, hvis Cas9 har en "off" switch, ville det gøre det muligt for menneskelig genetisk sikring mere, sagde Bondy-Denomy.

Han og hans kolleger begrundede, at vira skal have en måde at slukke for CRISPR / Cas9 på. For at replikere, sætter virusser ofte deres eget DNA ind i bakteriens genom, der samler cellens genetiske maskiner til at lave mange kopier af viralt DNA. Ved den logik skal vira derfor have mulighed for at deaktivere CRISPR / Cas9, eller i nogle tilfælde vil bakteriens immunsystem identificere målvirus DNA i sit eget genom, skære det og forårsage selvdestruktion, Bondy-Denomy og hans sagde kolleger.

"Cas9 skal lave et RNA, der derefter spalter den virus der tilfældigvis er i sit eget genom - det er ikke smart nok til at vide, at det er i sit eget genom," sagde Bondy-Denomy til WordsSideKick.com. Holdet begrundede, at hvis bakteriecellen er stabil, og det ikke er selvdestruerende, "så muliggør denne virus måske et inhibitorprotein."

Derefter så holdet på 300 stammer af Listeria bakterier, der forårsager fødebåren sygdom, for tegn på, at virus DNA har infiltreret bakteriegenomet. Men bakterierne var ikke selvdestruerende. Derefter søgte de proteiner, der blev inaktiveret Listerias version af Cas9, som ligner den, der bruges i de fleste laboratorier rundt omkring i verden, kaldet SpyCas9.

Teamet fandt fire anti-CRISPR proteiner, hvoraf to arbejdede mod den almindeligt anvendte SpyCas9, rapporterede forskerne i dag (29. december) i tidsskriftet Cell. I en petriskål fungerede disse to anti-CRISPR-proteiner også i humane celler for at deaktivere CRISPR / Cas9-systemet.

Sikkerere teknik

Holdet skal stadig bevise, at ved brug af anti-Cas9-proteinerne reduceres Cas9's off-target-skærepotentiale, og de ved ikke, hvor længe proteinet linger i celler. Men hvis de kan vise proteinerne in vivo, ville den nye opdagelse have potentialet til at gøre genredigering sikrere ved hurtigt at eliminere Cas9.

"Du stoler ikke på den passive nedbrydning, du sikrer faktisk, at den bliver slukket," sagde Bondy-Denomy.

Teknikken kunne også bruges til andre applikationer. For eksempel har folk diskuteret at bruge Cas9 til at introducere et mutantgen i en hel muskeltyge for at udrydde dem eller forhindre spredning af visse sygdomme.

"Dette er i det væsentlige frigørende bioterror på en organisme", som kunne have gode, dårlige eller fuldstændig uforudsigelige konsekvenser, sagde Bondy-Denomy. Så disse anti-CRISPR proteiner kunne være en praktisk afbryder eller kontrolmekanisme at bruge, hvis sådan art-wide engineering skal reine i, sagde Bondy-Denomy.

Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com