Genetiniai galvos spąstai nustato efektyvų ir tikslų CRISPR redagavimą gyvame organizme

Raudoni fluorescenciniai detektoriaus baltymai vaisinėse muselėse atskleidžia tikrojo kopijavimo eksperimento aptikimą (kairėje) ir tai, kaip tobulai atrodytų kopijavimas (dešinėje). Kairiajame skydelyje esančios fluorescuojančios ląstelės taip pat neturi pigmento geno, vadinamo „blyškiu“, funkcijos, nes kopijuojamas „CopyCatcher“ elementas, kuris nepanaikina abiejų blyškių kopijų funkcijos. Dešiniajame skydelyje esančios kontrolinės muselės, kuriose yra tik viena blyškaus geno kopija, sutrikdyta įterpiant „CopyCatcher“ (viena funkcinė geno kopija), turi ryškias raudonąsias ląsteles ir normalią plaukų pigmentaciją. Kreditas: Zhiqian Li

Pagrindinių tyrimų duomenys rodo, kad genus galima tiksliai redaguoti viso kūno ląstelėse.

Kalifornijos universiteto (San Diego) mokslininkai padėjo pagrindą galimam naujo tipo genų terapijai, taikydami naujas CRISPR pagrįstas metodikas.

Remiantis UC San Diego biologijos mokslų katedros docento Zhiqian Li, profesoriaus Ethano Biero vadovaujamais tyrimais, paaiškėjo, kad naujasis DNR atkūrimo mechanizmai gali būti sukurti siekiant išspręsti silpninančių ligų ir pažeistų ląstelių sąlygų padarinius.

Mokslininkai sukūrė naują genetinį jutiklį „CopyCatcher“, kuris naudoja CRISPR pagrįstą genų varymo technologiją, kad nustatytų atvejus, kai genetinis elementas patenka į ląsteles iš tiksliai vienos chromosomos į kitą, nukopijuojamas vaisinės musės kūnas.

Išsami informacija pateikiama žurnale Gamtos bendravimas.

Kuriama genų varymo technologija, norint nukopijuoti ir paskirstyti norimus organizmo reprodukcinių ląstelių požymius (spermą ir kiaušinėlius), leidžiančius šiuos bruožus skleisti populiacijoms – dėl to perduodamos vabzdžių ligos, tokios kaip maliarija, ir sustiprėja žemės ūkio pasėliai. gali atsirasti. . Taikant žmogaus sveikatą, naujos kartos „CopyCatcher“ sistemos išmatuos, kaip dažnai toks tobulas kopijavimas gali vykti skirtingose ​​žmogaus kūno ląstelėse. Kadangi ši sistema nustato labai didelį vaisinių musių kopijavimo laipsnį, mokslininkai leis panašioms sėkmėms žmogaus ląstelėse atlikti norimus genomo pokyčius per kūną, o ypač ląstelėse, kurios priklauso nuo normalios sveikatos geno funkcijos.

„Šie tyrimai pateikia aiškius naujo tipo genų terapijos principus, kai vieną mutavusio geno kopiją galima išgauti iš dalies nepažeistos antrosios geno kopijos“, – sakė Bier, vyresnysis autorius. Gamtos bendravimas Tata genetikos ir visuomenės instituto, San Diego, tyrimų ir mokslo direktorius. “Tokio dizaino poreikis atsiranda genetinėse situacijose pacientams, turintiems paveldimų genetinių sutrikimų, jei jų tėvai turi dvi skirtingas to paties geno mutacijas.”

Bieras teigia, kad mutavusio geno nustatymo strategija įprastame genomo kontekste labai skiriasi nuo dabartinių genų terapijos strategijų, kai geno pakaitalo kopija yra kitur genome ir naudojama kaip neapdorotas „tinkas“.

„Šis metodas atkuria pakankamai genų aktyvumo, kad pacientas šlubuotų“, – sakė Bieras. “Tokiais atvejais genai dažnai suaktyvinami ląstelėse, kur jie paprastai turėtų tylėti, o kituose, kur turėtų būti, jie gali nebūti aktyvuoti”.

Jei vaisių muselėse „CopyCatchers“ nustatytas didelis tikslumo in vivo apdorojimo efektyvumas gali būti pasiektas žmogaus ląstelėse, galima gydyti įvairius genetinius sutrikimus, įskaitant kraujo ligas, ligas, veikiančias veidą ar klausą, ir ligas, veikiančias konkrečius organus, pvz. raumenų distrofija, cistinė fibrozė (plaučiai ir inkstai) ir įgimta širdies liga.

„Ši atkuriamoji genų terapijos forma būtų puikus patobulinimas, palyginti su esamais metodais, kai funkcinė geno kopija aktyvuojama visose kūno ląstelėse, tačiau nenormaliai“, – sakė Li.

Nors mokslininkai nustatė labai efektyvų genetinės informacijos kopijavimą trijuose genuose, esančiuose skirtinguose skraidančio kūno audiniuose (akyse, epidermyje ir embriono ląstelėse), šis gebėjimas kopijuoti informaciją iš vienos chromosomos į kitą buvo mažiau efektyvus žmogaus ląstelėse (4–8). ląstelių) nei musėse (30–50% ląstelių), nustatė mokslininkai. Tačiau žmogaus ląstelėse, kuriose buvo atliktos specifinės vienos chromosomos atkarpos su CRISPR, mokslininkai nustatė, kad kita chromosoma gali būti naudojama pažeidimams pašalinti, todėl genetinis elementas tiksliai nukopijuojamas į pjūvio vietą. Be to, priemonės, skirtos pagerinti musių kopijavimą, taip pat yra pagerintos kopijavimas žmogaus ląstelėse, o tai rodo, kad tolesni tyrimai gali padidinti žmogaus in vivo genetinio atstatymo efektyvumą.

„CopyCatchers“ sukurtas remiantis tuo, kad ląstelės turi po dvi kiekvienos chromosomos kopijas. Pradinėje vietoje „CopyCatcher“ yra deaktyvinamas, o tai neleidžia gaminti raudonos fluorescencinės detektoriaus baltymo. Tačiau jei „CopyCatcher“ tiksliai nukopijuoja save į kitą chromosomą, ji gali išsivaduoti iš apribojimų, taikomų pradiniam elementui, dėl kurio ląstelės tampa fluorescuojančios. Raudonų fluorescuojančių ląstelių dalis, susidedanti iš audinio, yra kiekybinė tikslaus CRISPR redagavimo dažnio nuoroda. Kadangi manoma, kad kūno ląstelės yra palyginti atsparios tiksliam CRISPR redagavimui, nustebino tai, kad „CopyCatchers“ atskleidžia netikėtą kūno ląstelių potencialą tai padaryti, pavyzdžiui, akyse ir epidermyje.

Kitoje planuojamų eksperimentų serijoje Li ir jo kolegos iš Alaus laboratorijos naudos „CopyCatchers“ ir su jomis susijusias sistemas, kad dar labiau optimizuotų korekcinio redagavimo efektyvumą ir sukurtų žmogaus ligų modelių sistemas, kad pagerintų šios technologijos efektyvumą taikant genų terapiją.

Nuoroda: „CopyCatchers“ yra įvairialypiai aktyvūs genetiniai elementai, kurie nustato ir kiekybiškai įvertina homomologinę somatinių genų konversiją “, pateikė Zhiqian Li, Nimi Marcel, Sushil Devkota, Ankush Auradkar, Stephen M. Hedrick, Valentino M. Gantz ir Ethan Bier, 2021 m. Gegužės 11 d., Gamtos bendravimas.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22927-1

Tyrimo bendraautoriai yra: Zhiqian Li, Nimi Marcel, Sushil Devkota, Ankush Auradkar, Stephen Hedrick, Valentino Gantz ir Ethan Bier.

Tyrimą finansavo Nacionaliniai sveikatos institutai (apdovanojimas R01 GM117321), Paulo G. Alleno pasienio grupės išskirtinių tyrėjų apdovanojimas ir Indijos „Tata Trust“ dovana TIGS-UC San Diego ir TIGS-India.

Pastaba: Alus turi dviejų bendrovių, kurias jis įkūrė kartu su įkūrėju, akcijų: „Synbal Inc.“. ir „Agragene, Inc.“, kurie potencialiai galėtų pasinaudoti tyrimų rezultatais. Jis taip pat dirba „Synbal“ valdyboje ir abiejų bendrovių mokslo patariamojoje taryboje.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Kokia tavo pirmoji idėja? Remiantis naujais tyrimais, galėtų prasidėti pustrečio amžiaus

Naujas tyrimas ir dešimtmečių duomenų apžvalga laikrodžio atmintį nustūmė už metų ribų, tačiau tyrimas įrodo, kad visi yra skirtingi. Naujas tyrimas rodo, kad vidutiniškai pirmojo...

Naujasis „Ultrathin Liquid Liquid Crystal Metalens“ siūlo elektrinį padidinimą

Cornell հայ „Samsung“ inžinierių sukurtas ultragarso, elektra valdomų metalų konceptualus perteikimas. Paskola Danieliui Schilkinui Kornelio taikomosios inžinerijos mokyklos tyrėjai's „Samsung“ pirmaujantis technologijų institutas sukūrė...

Naujos keistų, išnykusių driežų rūšys – tokios keistos, kad buvo neteisingai identifikuotos kaip dinozauras su kolibriu

„Oculudentavis naga“, kaip pavaizduota šio menininko rekonstrukcijoje, buvo keistas driežas, kurį tyrėjai iš pradžių sunkiai skirstė į kategorijas. Jie vis dar nėra tikri...

Kavos mėgėjai, mėgaukitės! Gausus kavos vartojimas susijęs su sumažėjusia širdies nepakankamumo rizika

Tyrimo ataskaita: Išanalizavus tris pagrindinius širdies ligų tyrimus nustatyta, kad geriant vieną ar daugiau kavos su kofeinu puodelių buvo sumažinta širdies nepakankamumo rizika. Kavos be kofeino...

Atominė dalelė paversta antiteze ir pirmą kartą atvirkštinė nepaprasto eksperimento metu.

Fizikų komanda, įskaitant Warwick universitetą, įrodė, kad subatominės dalelės gali virsti ego antagonistais ir vėl grįžti į naują atradimą, ką tik atskleistą praėjusią savaitę. „Šis...

Newsletter

Subscribe to stay updated.