Crispr 'Kill'-Schakelaar Kan Menselijk Gen Bewerken Veiliger Maken

{h1}

Een eiwit dat door virussen wordt gebruikt kan worden gebruikt als een uit-schakelaar om het crispr-systeem voor het bewerken van genen veiliger te maken, zeggen onderzoekers.

Een wapen dat virussen gebruiken in hun eeuwige oorlog met bacteriën kan worden gebruikt om 's werelds krachtigste gereedschap voor het bewerken van genen uit te schakelen.

Dat zou op zijn beurt het risico verminderen dat het bacteriële knip-en-plaksysteem, CRISPR-Cas9 genaamd, de verkeerde genen knipt en ingeslapen genetische veranderingen introduceert in mensen of andere soorten in het wild.

In een nieuwe studie ontdekten wetenschappers dat een klein eiwit het systeem afsluit en tenminste in een petrischaal werkt het eiwit in menselijke cellen, aldus de onderzoekers.

"Het is eigenlijk maar een enkel eiwit dat we in de cel kunnen maken of afleveren aan de cel die Cas9 zal uitschakelen, en [en] zal stoppen DNA te binden en te snijden," zei studie auteur Joseph Bondy-Denomy, een microbioloog aan de universiteit van Californië, San Francisco. [Video: hoe werkt CRISPR-Cas 9 genbewerking?]

Genetisch vinden en vervangen

Het CRISPR-Cas9-complex is een krachtig hulpmiddel in de bacteriële immuunafweer tegen binnenvallende virussen. Wanneer een virus in een bacteriële cel infiltreert, mobiliseren de bacteriën een sequentie van DNA, CRISPR genaamd, of "geclusterde regelmatige interpathische korte palindrome herhalingen". Het DNA bestaat uit korte blokken van zich herhalende baseparen gescheiden door spacer-DNA. De bacteriën kopiëren en voegen de virale DNA-sequentie toe aan het CRISPR-gebied en produceren twee strengen RNA. Dit RNA associeert dan met een enzym genaamd Cas9, dat fungeert als een paar geleide scharen, zich richt op het doelwitviraal DNA en het uitknipt. Uiteindelijk herstelt de cel het DNA en vervangt het verwijderde DNA-fragment door een ander vervangend stuk (geleverd door wetenschappers). In wezen kan het CRISPR / Cas9-systeem worden gebruikt als een genetische "vinden en vervangen".

Het gebruiksgemak van het CRISPR-systeem betekent dat het voor bijna elke gen-editingtechniek kan worden gebruikt. Bijvoorbeeld, artsen zouden op een dag menselijke immuuncellen in het lab kunnen bewerken om kankercellen te herkennen en die cellen vervolgens in een persoon kunnen injecteren als gerichte kankerbehandeling, zei Bondy-Denomy. Onlangs hebben onderzoekers in China CRISPR gebruikt om menselijke embryo's met ernstige genetische defecten te bewerken, hoewel ze de embryo's niet hebben laten rijpen.

Off-target effecten

Het gen-editing systeem heeft echter een probleem: het snijdt soms nog steeds de verkeerde DNA-sequenties. Cas9 blijft ook lang hangen; het duurt ongeveer 24 uur voordat de helft van de Cas9 is gedegradeerd door een cel, waardoor het genoeg tijd heeft om off-target-cuts naar DNA te maken, vertelde Bondy-Denomy aan WordsSideKick.com.

Daarom, als Cas9 een "uit" -schakelaar heeft, zou het de mogelijkheid van menselijke genetische manipulatie veiliger maken, zei Bondy-Denomy.

Hij en zijn collega's redeneerden dat virussen op een of andere manier CRISPR / Cas9 moeten uitschakelen. Om te repliceren, voegen virussen vaak hun eigen DNA in het genoom van de bacterie in, waardoor de genetische machinerie van de cel wordt samengevoegd om vele kopieën van viraal DNA te maken. Door die logica moeten virussen dus een manier hebben om CRISPR / Cas9 te deactiveren, of anders zou het immuunsysteem van de bacteriën het doelwitviraal DNA in zijn eigen genoom identificeren, het snijden en zichzelf vernietigen, Bondy-Denomy en zijn collega's zeiden.

"Cas9 zou een RNA moeten maken dat vervolgens het virus dat zich in zijn eigen genoom bevindt splijt - het is niet slim genoeg om te weten dat het in zijn eigen genoom zit", vertelde Bondy-Denomy aan WordsSideKick.com. Het team redeneerde dat als de bacteriecel stabiel is en het niet zelfvernietigend is, "misschien dit virus een remmende proteïne aan het maken is."

Vervolgens keek het team naar 300 soorten Listeria bacteriën, die door voedsel overgedragen ziekten veroorzaken, voor tekenen dat viraal DNA het bacteriële genoom is geïnfiltreerd. Maar de bacteriën waren niet zelfvernietigend. Van daaruit zochten ze naar eiwitten die geïnactiveerd waren Listeria's versie van Cas9, die erg lijkt op die van de meeste labs over de hele wereld, genaamd SpyCas9.

Het team vond vier anti-CRISPR-eiwitten, waarvan er twee tegen de vaak gebruikte SpyCas9 werkten, meldden de onderzoekers vandaag (29 december) in het tijdschrift Cell. In een petrischaal werkten deze twee anti-CRISPR-eiwitten ook in menselijke cellen om het CRISPR / Cas9-systeem te deactiveren.

Veiliger engineering

Het team moet nog bewijzen dat het gebruik van de anti-Cas9-eiwitten het off-target snijvermogen van Cas9 vermindert en ze weten niet hoe lang het eiwit in cellen blijft hangen. Als ze echter de eiwitwerken in vivo kunnen laten zien, zou de nieuwe ontdekking het potentieel hebben om genbewerking veiliger te maken door Cas9 snel te elimineren.

"Je vertrouwt niet op zijn passieve degradatie, je zorgt er echt voor dat het wordt uitgeschakeld", zei Bondy-Denomy.

De techniek kan ook voor andere toepassingen worden gebruikt. Mensen hebben bijvoorbeeld besproken Cas9 te gebruiken om een ​​mutant gen in een hele populatie van muggen te introduceren om ze uit te roeien of de verspreiding van bepaalde ziekten te voorkomen.

"Dit ontketent in wezen bioterror op een organisme", wat goede, slechte of volledig onvoorspelbare gevolgen zou kunnen hebben, zei Bondy-Denomy. Dus deze anti-CRISPR-eiwitten kunnen een handige uitschakel- of besturingsmechanisme zijn om te gebruiken in het geval dat dergelijke soortbrede engineering moet worden ingepast, zei Bondy-Denomy.

Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com