CRISPR'ın yine yeni bir kullanımı var! Bu Down sendromlu hastalar için müjde olabilir
Yazar: Gui, Hidden Dragon
Düzenleme: yarın
Çin Bilimler Akademisi Nöroloji Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olan Zuo Erwei, kasıtsız deneyinin bu kadar inanılmaz kazanımlar sağlayacağını asla düşünmemiş olabilir.
Zaman, Dr. Zuo'nun CRISPR teknolojisini kullanarak fare Y kromozomlarındaki genleri nasıl ortadan kaldıracağını araştırdığı Nisan 2015'e kadar uzanıyor. Y kromozomu çok özeldir. Geleneksel teknikler genlerini ortadan kaldırmada güçsüzdür. Dr. Zuo, yeni tekniklerin bu darboğazı aşmasına yardımcı olabileceğini umuyor Y kromozomundaki genleri, kendi işlevlerini anlamak için tek tek yok edin .
Sonuçlar çok sevindiriciydi: CRISPR, fare döllenmiş yumurtalarda Y kromozomu üzerindeki genleri ortadan kaldırmayı başardı. Farelerde astenospermiye neden olacak şekilde bazı genler devre dışı bırakılabilir ve bazıları farelerde genital displaziye neden olabilir.Her şey yolunda gidiyor ve deneysel sonuçlar temelde önceki araştırmalarla eşleşebilir.
Nakavt işleminin sonunda, Y kromozomunda henüz devre dışı bırakılmamış yalnızca üç gen vardır: Ssty1, Ssty2 ve Rbmy. Ancak, bu üç gen devre dışı bırakıldığında, çok garip bir şey oldu.
basit ifadeyle, Bu üç Y kromozom geninden hangisi nakavt edilirse edilsin, fareyi "denatüre" yapıyor gibi görünüyor - hepsi dişi olarak doğar . Bilim adamları bu genler hakkında pek bir şey bilmese de, genellikle erkeklerin doğurganlığını biraz düzenleyebileceklerine ve ne olursa olsun farelerin "kadın gangsterlerine" dönüşmeyeceğine inanılıyor.
Eğitmenle tartıştıktan sonra biraz sapkın bir fikir geldi:
Y kromozomu tamamen gitmemeli ...
Dr. Zuo hemen bir dizi teste başladı. Yeterince elbette, dejenere farelerin cinsiyet kromozomlarında tek bir X kromozomu kaldı ve tüm Y kromozomları eksikti!
İnsanların bazen cinsiyet kromozomlarında yalnızca tek bir X kromozomu kalır, buna " Turner sendromu ". Bu tür hastalar doğumda kadın görünüme sahiptir, ancak çocuk doğurmak bir yana, ikincil cinsel özellikler geliştirmeyeceklerdir ve temelde aseksüel olarak kabul edilebilirler. . Fareler ve insanlar arasındaki durum biraz farklıdır.Tek bir X kromozomuna sahip bir fare, temelde normal bir dişi fare (iki X kromozomuna sahip) ile aynıdır ve aynı şeyi geliştirebilir ve çoğaltabilir.
Tek bir X kromozomuna sahip fareler (solda XO ile işaretlenmiştir) ve normal dişi fareler (sağda XX ile işaretlenmiştir) normal dişi cinsel organlarına (yeşil ok) ve meme uçlarına (kırmızı ok) sahiptir. Resim kaynağı: Referans
Neden bu üç geni yok etmek tüm Y kromozomunun gömülmesini sağlayabilir? Dr. Zuo, bu üç genin çok garip bir özelliğini düşündü.
Hem insanlardaki hem de farelerdeki çoğu genin yalnızca bir kopyası vardır ve kromozom üzerinde belirli bir konumda depolanır. Üç gen Ssty1, Ssty2 ve Rbmy farklıdır. Pek çok kopyası vardır ve eşit olarak dağıtılırlar. Y kromozomunun tamamında. Genleri devre dışı bırakırken, CRISPR, genetik güdümlü bir füze gibidir.Genel genler için, hedeflenen bir saldırı yapılır ve hedef gen yok edilir. Ancak Ssty1 gibi çok kopyalı genler için durum farklıdır. CRISPR, bu genlerin her kopyasını ayrım gözetmeksizin Y kromozomuna vurur. Kromozom bir ev gibidir, duvarda bir delik açıp onu tamir edebilirsin ama evi bir eleğe koyarsan, sadece yıkılır. Ciddi şekilde hasar görmüş kromozomların da bu kadar ciddi hasarlardan kurtarılması zordur ve ancak hücreler tarafından çöp olarak temizlenebilir. Bu nedenle, Y kromozomunun tamamı gitmiştir.
XY kromozomuna (XY) sahip hücreler için, DNA-FISH teknolojisi, X kromozomunu kırmızı ve Y kromozomunu yeşil olarak işaretlemek için kullanılabilir ve Y kromozomunu başarıyla devre dışı bırakan hücrelerdeki Y kromozomu (XO) artık mevcut değildir. Resim kaynağı: Referans
Dr. Zuo aniden insanların bir hücredeki kromozomun tamamını "silemeyeceklerini" fark etti. Şu anda, büyük bir haber yapmak istemezseniz işe yaramayacaktır.
Bilim adamlarının herkesten daha hızlı koşması gerekiyor. Sonraki dönemde Dr. Zuo neredeyse hiç düşünmediği noktaya geldi. Hatta art arda üç hafta laboratuvarda kaldı. Acıktığında birinden ona yemek için bir pasta ısmarlamasını istedi. Uykusu geldiğinde masada kestirirdi. .
Dr. Zuo'nun çözmesi gereken ilk şey, Bu yöntem sadece Y kromozomunu ortadan kaldırabilir mi, yoksa herhangi bir kromozomu ortadan kaldırabilir mi? . Sonuçta, Y kromozomu en küçüğüdür ve kendi kendini onarma mekanizmasından yoksundur.Yüksek kan kalınlığını önleyen diğer kromozomlar bu seti yiyemeyebilir. Bu yüzden Dr. Zuo, suları test etmek için önce başka bir cinsiyet kromozomu (X kromozomu) aldı. Yeterince tabii, sorun yok.
Sonra, bazı gerçek şeyleri düşünmeliyiz.
"Denen bir şey duymuş olabilirsiniz Down Sendromu Hastalık. Bu hastalığın aynı zamanda "Trizomi 21" adı verilen bir adı vardır. Bu ne anlama geliyor? Çoğu insanda yalnızca 21 kromozomu bulunurken, Down sendromlu hastalarda biri 21'den fazla olmak üzere üç hücre vardır. Kromozomlar. Down sendromu, 1/600 - 1/800 kadar yüksek insidans oranıyla, yenidoğanlarda kromozomal anormalliklere neden olan en yaygın hastalıklardan biridir. Down sendromlu hastalar düşük zekaya sahiptir ve sıklıkla kalp malformasyonları, yarık dudak ve damak vb. Hem aile hem de toplum çok fazla yüke neden olacak.
Şu anda, rutin doğum öncesi kontroller, Down sendromunun önlenmesi için esas olarak kan örneklemesine dayanmaktadır. Down'un gösterimi "Esas olarak. Anormal sonuçlara veya diğer yüksek risk faktörlerine sahip hamile kadınlar için daha ileri gideceğiz." Amniyotik sıvı ponksiyonu "Bununla birlikte, Down'un taramasının doğruluk oranı sadece% 60-% 70'tir, bu da standart bir doğum öncesi kontrol yapılsa bile, tespit edilemeyecek ve hamile kalmayacak birçok Down sendromlu fetüs olduğu anlamına gelir. Rahimdeki fetal ölümün orta ve geç evrelerinde veya nihayetinde kusurlu bir çocuğu doğurur. "Amniyotik sıvı ponksiyonu" yüksek bir doğruluk oranına sahip olmasına rağmen, enfeksiyon, amniyotik sıvı sızıntısı ve hatta düşük kürtaj riskleri vardır.
"Down sendromlu" hastalarda "fazla" kromozom 21'i ortadan kaldırmak için CRISPR'ı doğrudan kullanabilir misiniz?
Bu fikri test etmek için Dr. Zuo, Down sendromlu hastaların hücrelerini buldu ve onları bir petri kabında sakladı. Kromozom 21'i yok etmek için tasarladığı CRISPR sistemini bu hücrelere aktardı ve beklendiği gibi, bir süre kültivasyon ve taramadan sonra, bu hücrelerdeki kromozom 21 sayısı yavaş yavaş normale döndü.
İn vitro kültürlenen insan Down sendromu hücrelerinde (soldaki resim), tüm hücreler üç kromozom 21'e sahiptir (yeşil oklarla işaretlenmiştir). Kromozom nakavtından sonra, hücrelerin çoğunda sadece iki kromozom bulunur 21 (Sağdaki resim). Resim kaynağı: Referans
Daha da iyisi, Dr. Zuo tarafından tasarlanan kromozom nakavt sisteminin yalnızca verimli ve kullanışlı değil, aynı zamanda adeno ilişkili virüs (AAV) gibi virüs dağıtım sistemlerine paketlenebilen "kısa ve güçlü" olmasıdır. Virüsler, genleri hayvan hücrelerine taşıyabilen, doğadaki doğal "gen ekspres kardeşidir". bu nedenle Teoride, bu CRISPR kromozom nakavt sistemi, daha önce doğmuş "Down sendromlu" çocuklarda kromozom 21 sayısını düzeltmek için kullanılabilir. . Şu anda, Dr. Zuo'nun bulunduğu Yang Hui laboratuvarı, Down sendromunu tedavi etmenin zorluğunun üstesinden gelmek için her şeyi yapıyor.
Bununla birlikte, teorik varsayımlara rağmen, önünüzdeki yol hala zorluklarla dolu ve acilen çözülmesi gereken birçok güçlük var. Önceki Y kromozomu, hayvan vücudunda benzersizdir, sadece sert bir şekilde vurulmuştur. Bununla birlikte, "Down sendromlu" hastaların üç kromozomu 21 temelde aynıdır.Çok fazla güç kullanırsanız, aşırı düzeltmek zor olacaktır.Üçünü de kaybederseniz, hastalığı iyileştiremezseniz sizi öldürecek değil mi?
Dr. Zuo ve arkadaşları (ben dahil) da bu "özgüllük" problemini çözmeye çalışıyorlar. İnsan vücudundaki iki kromozom seti babadan, diğeri annedendir.Normalde ebeveynlerin genleri farklıdır, bu nedenle ebeveynlerden iki kromozom 21 de farklı olmalıdır. Bu noktadan itibaren, belirli bir kromozom 21'i spesifik olarak hedefleyebilecek bir nakavt programı tasarlamaya çalışıyoruz.
Dürüst olmak gerekirse, bu Yang Hui laboratuvarına katıldığımdan beri gördüğüm en "zor" makale - sadece bilimsel araştırmanın kendisi neredeyse tüm ekibin hayatını yakmakla kalmıyor, aynı zamanda bir buçuk yıldan fazla süren sonraki teslim sürecini tarif etmek daha da zor. Sonunda sayısız insanın beklentileriyle dolu olan bu çalışma, herkesin favori dergisinde yayınlanmadı ve hayal kırıklığı özellikle hafızamda derin. Ancak, bu çalışma medyanın ilgisini çektikten sonra, "Down sendromlu" çocukların bazı ebeveynleri araştırma ekibine e-postalar göndererek bu çalışmanın kendileri için umudu yeniden canlandırdığını söylediler. Tüm bunların anlamını birdenbire hissettik.
Hayatta ne kadar mücadele olabilir ki, neyse ki dünyayı biraz daha iyi hale getirmek için çok çalışabilmek ve böylesine küçük bir grup insan için biraz umut uyandırmak için. Çok iyi çok iyi.
Bu makaledeki yardımınız için Feida Duanyu'ya teşekkürler
Yazarın kartvizit
Başlık resminin kaynağı: 123rf.com.cn Genuine Gallery
Referans malzemeleri:
Zuo, E., Cai, YJ, Li, K., Wei, Y., Wang, BA, Sun, Y., ... Huo, X. CRISPR / Cas9 tarafından tam gen nakavt fareler ve maymunların tek adımlı üretimi çoklu sgRNA'lar ile aracılı gen düzenleme. Cell Research, 2017 Temmuz; 27 (7): 933-945.
Wang, H., Hu, YC, Markoulaki, S., Welstead, GG, Cheng, AW, Shivalila, CS, ... Page, DC. Fare Y kromozomunun TALEN aracılı düzenlenmesi. Doğa biyoteknolojisi, 201331 (6 ), 530-532.
Zuo, E., Huo, X., Yao, X., Hu, X., Sun, Y., Yin, J., ... Wei, Y. (2017). CRISPR / Cas9 aracılı hedeflenen kromozom eliminasyonu. Genom Biyolojisi, 18, 224.
Xie Xing, Gou Wenli, Obstetrik ve Jinekoloji Sekizinci Baskı
Lu Haiyan, Zheng Jianli, Lu Jingjing, Shi Ning, Yao Shuisheng, Guan Yongjuan, Yang Fangfang, Xu Mengjun. İkinci trimesterde doğum öncesi tarama ve amniyotik sıvı kromozom tanısının sonuçları ve analizi. Chinese Journal of Eugenics and Genetics, 2016, 24 (5): 55-56
"Husk Scientist" WeChat genel hesabını takip etmeye hoş geldiniz
Bireyler arkadaş çevresine iletebilirler
Bu makale Guo kabuk ağından geliyor
Lütfen yeniden basım için yetki ile iletişime geçin: sns@guokr.com
Başvuru için lütfen bilimselguokr@163.com ile iletişime geçin.
