19 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Методът за редактиране на гени CRISPR вече може да поправя точкови мутации

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 27 април 2016 в 08:3343130
Системата за генно редактиране CRISPR/Cas9, показана тук е истинска сензация в научните лаборатории в последно време, но за съжаление не е достатъчно ефективна при коригирането на точкови мутации. Снимка: Feng Zhang, Broad Institute

Нова модификация на CRISPR системата за генно редактиране е позволила на учени ефективно да изменят отделни нуклеотидни бази в ДНК в точно определен ген. Това подобрение значително повишава успеваемостта на такива редакции и може да подобри значително способността на учените да моделират различни човешки заболявания и да разработват лечения за тях.

Учените по света бързо се адаптираха към метода за генно редактиране CRISPR-Cas9, който им позволява изключително лесно да променят определени гени. Въпреки, че е сравнително лесно да се използва метода, за да се прекъсне функцията на даден ген, много по-трудно е да се поправи точкова мутация - причинена от промяната на единична база в ДНК последователността на даден ген - като се коригира само грешната база.

Тези точкови мутации са много важни. "Оказва се, че болшинството от генетичните варианти, свързани с човешки генетични заболявания всъщност са точкови мутации," твърди Дейвид Лиу (David Liu), биохимик от Харвардския университет в Кембридж, щата Масачузетс. "Но съвременните геномни методи коригират точковите мутации с много по-ниска ефективност, отколкото способността ни да нарушаваме дадения ген."

Откриване на мишената

Cas9 е ензим, който може да се насочи към определена част от генома посредством водеща РНК молекула. След като открие съответстващата си последователност в ДНК съвпадаща с тази в РНК-то, той прерязва и двете вериги на двойната спирала точно на това място. Клетките реагират на това като започват да поправят скъсването, но обикновено не се справят много добре с това, като често добавят или премахват допълнителни нуклеотиди. В резултат на това обикновено се нарушава функцията на гена.

Учените могат да използват друг тип поправка, като осигурят ДНК матрица, която клетката може да използва като модел, така че ензимите участващи в поправката да добавят съответстващата ДНК последователност в мястото на скъсване. Но този метод има успеваемост по-ниска от 5% - а понякога дори по-ниска. Останалата част от поправките се извършват по неточния подход.

Затова Лиу и екипът му, включващ биохимикът Алексис Комор (Alexis Komor) също от Харвард, си поставили за цел да открият начин да редактират генома без да го нарушават. Те дезактивирали Cas9 ензима, така че той да не може да прерязва ДНК, след което привързали към него друг ензим, който може химически да преобразува една нуклеотидна база в ДНК в друга: цитозин (С) в уридин (U). Уридиновите бази естествено се откриват само в РНК, но не и в ДНК. В ДНК клетката ги чете като тимидин (Т). Водещата РНК би насочила дезактивирания Cas9 към съответната му цел в генома, където новият ензим променя ДНК последователността, вместо да разкъсва двойно-спиралната структура. 

Инженерният ензим имал 44% успеваемост при изолирана ДНК - значително подобрение, което учените докладвали в Nature. Но при клетки, ефективността била най-много 7,7%. Един от проблемите бил, че ензимът правил промени само в една от веригите на ДНК, създавайки несъответствие с другата верига. Поради това клетката най-често коригирала това несъответствие, като премахвала въведената от ензима корекция.

Ново изменение

Лиу и колегите му добавили още един протеин в инженерния Cas9, за да блокират премахването на U базите от ДНК и направили още няколко модификации. Получената молекула "редактор на бази", както я нарича Лиу, коригирала мутации свързани със заболяването на Алцхаймер в миши клетки отгледани в култура с ефективност до 75%, докладват учените. Редакторът на бази е успял също да коригира мутация в свързан с рак ген с до 7,6% ефективност при човешки клетки. Стандартната CRISPR-Cas9 методика изобщо не е способна на подобно нещо.

Има стотици други мутации, свързани със заболявания, които могат да се коригират с помощта на метода за превръщане на C в U, смята Лиу. Екипът от учени в момента се стремят да разширят изследванията, за да обхванат други точкови мутации и да тестват техниката при животни. Лиу се надява, че неговите модифицирани ензими ще улеснят създаването на животински модели, носещи човешки мутации свързани със заболяването. Евентуално, след години на тестване и усъвършенстване, модифицираният Cas9 ензим може да се използва и за терапия на заболявания.

Методът може също да се приложи и при други ензими. Една от алтернативите на Cas9, т. нар. Cpf1, беше характеризиран миналата година и може да е по-добър в добавянето на секвенции в гените. Две публикации излезли в Nature на 21-ви април дават повече информация за това как работи Cpf1. Едната показва как ензима променя конформацията си, когато се свърже с водещата РНК, а другата описва Cpf1 ензим, който може да срязва и ДНК, и РНК.

Стенли Ки (Stanley Qi), биоинженер от Станфордския университет в Калифорния с нетърпение очаква да изпробва модифицирания Cas9 на Лиу. Той твърди, че методът може да е много по-прост от старата CRISPR методика, която изисква вкарването на ДНК матрица, която лесно може да се разгради, а понякога е дори токсична за клетките. "Това ни помага да избегнем сериозна пречка," обяснява той. "Това определено би разширило обхвата на приложенията на CRISPR."

Източник: Nature


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.