CRISPR2.0 dönemi: hastalığa neden olan genlere, gen mutasyon hastalıklarına noktadan noktaya saldırı veya yeni tedavilerin öncüsü
("MIT Technology Review" APP'nin Çince ve İngilizce versiyonu artık çevrimiçi ve yıllık aboneler her hafta teknoloji İngilizcesi dersini canlı yayınlıyor ve ayrıca bir teknoloji İngilizce öğrenme topluluğu da var ~)
Genleri düzenlemek veya çıkarmak için kullanılabilen "moleküler neşter" olarak bilinen CRISPR-Cas9'u duymuş olabilirsiniz. Şimdi, bilim adamları, tek DNA bazlarını değiştirmek için kullanılabilecek daha hassas bir DNA düzenleme aracı geliştirdiler.
CRISPR gibi nükleaz kullanan gen düzenleme yöntemleri, DNA'nın çift sarmallı yapısının kesilmesini içerir, bu da yanlış gen düzenlemesine yol açabilir, bu nedenle son zamanlarda sorgulanmıştır. Ayrıca, adeno ilişkili virüs (AAV) ve aşağıda belirtilen "baz düzenleme" gibi DNA'nın çift sarmallı yapısına zarar vermeyen belirli gen düzenleme yöntemleri için araştırmacılar da vardır.
Şekil Araştırmacılar, insan embriyonik böbrek epitel hücrelerini kullanarak, genlerdeki belirli bazları düzenlemenin yeni bir yolunu buldular (Kaynak: "Doğa")
Bugün "Science" ve "Nature" dergilerinde yayınlanan iki çalışmada, Broad Institute of MIT ve Harvard Üniversitesi'nden bilim adamları, "baz "Düzenle" (temel düzenleme) Bu gen düzenleme yöntemi, şu anda tamamen iyileştirilemeyen bir dizi genetik hastalık için kullanılabilir.
Hepimizin bildiği gibi, insan genleri 6 milyar DNA bazı içerir ve bu kimyasal bazlar A, C, G ve T ile ifade edilir. Bu bazlar, bir DNA çift sarmal yapısı oluşturmak için A ve T, C ve G gibi çiftler. Temel düzenleme aslında CRISPR'nin geliştirilmiş bir sürümüdür ve DNA zincir kırılmasına neden olmadan bir seferde yalnızca tek bir bazı düzenleyebilir.
Şekil Araştırmacılar, DNA ve RNA'yı daha doğru bir şekilde düzenlemek için çeşitli yöntemler keşfettiler. CRISPR-Cas9 sisteminin iyileştirilmesine dayanan temel düzenleme, tek bir DNA baz çiftini düzenleyebilir (Kaynak: Doğa)
Bu yöntemin etkili olmasının nedeni, bazen uzun DNA zincirinde sadece belirli bir baz çiftinin mutasyona uğramasıdır. "Nokta mutasyonu "(Nokta mutasyonu) . Hastalıklarla ilişkili olduğu bilinen 50.000 insan genetik mutasyonundan 32.000'i nokta mutasyonlarından kaynaklanmaktadır.
"Nature" da yayınlanan bir makalede, Harvard Üniversitesi kimya profesörü ve Broad Institute araştırmacısı David Ruchien Liu liderliğindeki bir ekip, tek bir A bazını başarıyla G'ye dönüştürdü. Bu ayarlama bilinen 16.000 nokta mutasyonunu çözebilir. Hastalık.
Picture David Liu, Harvard Üniversitesi'nde Kimya Profesörü ve Broad Institute'da Araştırmacı
Araştırma ekibi, hedefine ulaşmak için mevcut CRISPR teknolojisini belirli bir tek tabanı hedefleyecek şekilde değiştirdi. Yeni gen düzenleme araçları, tek bir A bazının atomik yapısını yeniden oluşturabilir ve onu G olarak yeniden birleştirebilir, bu da hücrenin tüm dönüşüm sürecini tamamlamak için diğer DNA zincirlerini onarmasını tetikler. Nihai sonuç, A-T baz çiftlerinin başarıyla G-C baz çiftlerine dönüştürülmesidir. Bu tekniğin güzelliği, Geleneksel düzenleme yöntemlerinde olduğu gibi tüm DNA parçasını düzenlemek veya çıkarmak yerine genetik koddaki hataları yeniden yazın.
David Liu, "CRISPR-Cas9 gibi standart gen düzenleme yöntemleri, çift sarmallı DNA yapısına zarar verebilir. Ancak amaç, belirli DNA bazlarını eklemek veya çıkarmaksa, bu yöntem hala çok etkilidir." Dedi. Salı günü bir medya konferansında konuştu. "Ancak amaç yalnızca belirli bir nokta mutasyonunu onarmaksa, temel düzenleme şüphesiz daha güvenli ve daha etkili bir yoldur."
Profesör David Liu ayrıca, yeni temel düzenleme yönteminin geleneksel CRISPR gen düzenleme teknolojisinin yerini almayı amaçlamadığını, ancak belirli hastalıkların tedavisi için başka seçenekler sunmayı amaçladığını söyledi. Anlaşılması kolay bir benzetme: CRISPR bir makas ise, temel düzenleme daha çok bir kalem gibidir.
Güvenlik ve alternatif gen düzenleme yöntemlerinden bahsederken, Bay DT, ünlü bir genetik biyolog olan Profesör George Church ile önceki röportajında da benzer bir görüş ifade etti: "Bu yöntemlere tamamen katılıyorum. Yıllardır konuşuyorum, CRISPR ortaya çıkmadan önce bile, aslında nükleazlardan daha iyi gen düzenleme yöntemleri vardı.CRISPR, DNA'nın çift sarmallarını kesmenin yöntemlerinden sadece biridir ve diğer yöntemler arasında meganükleazlar bulunur. Ancak bu tip nükleazın dezavantajı, DNA çift sarmalını çözmesi ve bu da yanlış gen düzenlemesine yol açabilmesidir. "
Profesör Goerge Church, alternatif gen düzenleme yöntemleriyle ilgili olarak şunları söyledi: " Zihnimizi açmamız ve daha alternatif gen düzenleme yöntemleri bulmamız gerektiğini birçok kez belirttim. Örneğin, AAV'den bahsettiniz, nükleazlarla karşılaştırıldığında bu tür bir yöntemin avantajı, çift sarmallı DNA yapısını yok etmesine gerek olmamasıdır. Bu alternatif yöntemler konusunda çok iyimserim ve gerçekten de bu alanda araştırma yapıyorum. "
Resim Bay DT, Profesör George Church ile röportaj yaptı (Kaynak: Bay DT)
Aslında, bundan önce, araştırmacılar G'yi A'ya dönüştürebilen temel düzenleme araçları oluşturdular ve hastalıkla ilgili mutasyonların% 15'i bu dönüşümü içeriyor. Bu yılın Eylül ayında, Çin'deki Sun Yat-sen Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, talasemiye neden olabilecek embriyolardaki genetik mutasyonları ortadan kaldırmak için temel düzenleme araçlarını başarıyla kullandılar.
David Liu ve meslektaşları hastalardan hücreler topladılar ve kalıtsal hemokromatozise neden olan nokta mutasyonlarını düzeltmek için oluşturdukları temel düzenleme araçlarını kullandılar. Bu hastalığın en büyük sorunu, vücudun gıdalardan çok fazla demir almasına neden olması ve zamanla vücuttaki demirin giderek daha fazla birikmesi, ağır vakalarda şeker hastalığına, kalp hastalığına, eklem hastalıklarına ve hatta karaciğer kanserine yol açmasıdır. Karaciğer hastalığı.
David Liu ve ekibi ayrıca insan hücrelerinde Orak Hücreli Anemiyi engellemek için temel düzenleme yöntemlerini kullandı. Bu iki çalışmada, temel düzenlemede hedef dışı fenomen ve geleneksel CRISPR'nin eksiklikleri olan ek DNA eklemeleri veya silinmeleri yoktur.
Ve bugünün "Science" da başka bir ağır makale yayınladı, aynısı Broad Institute'tan Profesör Zhang Feng, RNA'daki adenin (A) 'yı tek bazlı düzenleme için benzer bir temel düzenleme yöntemi kullandı ve RNA, insan vücudunda doğal olarak bozulmuş olduğundan, Bu nedenle, bu düzenleme süreci insan genomunda kalıcı değişikliklere neden olmayacak ve ayrıca hastalıklara neden olan genetik mutasyonları doğru bir şekilde düzeltmesi beklenmektedir.
Şekil CRISPR, DNA tabanı düzenleme, RNA tabanı düzenleme teknolojisi karşılaştırması (Kaynak: Bilim)
Berkeley'deki California Üniversitesi Yenilikçi Genomik Enstitüsü'nden Ross Wilson, temel düzenlemenin sonunda belirli hastalıkları tedavi etmenin daha iyi bir yolu olabileceğini söylüyor. Canlı bir benzetme yaptı. Temel düzenleme terapisinde, tek bir baz çifti, büyük bir hassasiyetle değiştirilebilen bir metin parçasındaki bir kelime gibidir. Geleneksel CRISPR teknolojisi kullanılırsa, tüm Paragraf, iki efekt arasındaki fark daha üstündür.
David Liu, DNA ve RNA'nın temel düzenlemesinin "çok sayıda mevcut potansiyel tedaviye" tamamlayıcı bir terapi olarak kullanılabileceğini umduğunu söyledi. Laboratuvarı şu anda kan hastalıkları, nörolojik bozukluklar, kalıtsal sağırlık ve kalıtsal körlüğü tedavi etmek için temel düzenlemenin kullanımını araştırıyor.
