Klinikte gen düzenlemeyi kullanmak istiyorsanız, önce GOTI'yi geçmelisiniz! Yeni teknoloji, bir zamanlar mutlu olanların saklanacak hiçbir yeri özlememesini sağlar
Aşağı yukarı son birkaç yılda "gen düzenleme" adını duymuş olmalısınız. Genomdaki spesifik DNA parçalarını yok etme, ekleme ve değiştirme teknolojisi, nadir hastalıklar için bir kurtarıcı haline geldi. Biliyorsunuz, şu anda dünyada 7.000'den fazla nadir hastalık ve% 80'i tek genli genetik hastalıklar olan 300 milyondan fazla hasta var.
Bu yılki Uluslararası Nadir Hastalıklar Günü yeni geçti. Şangay bilim adamları tarafından yürütülen bir çalışma, gen düzenleme teknolojisini zamanında "soğutuyor". GOTI adı verilen yeni bir hedef dışı tespit teknolojisi türü inşa ederek, araştırmacılar son yıllarda bir artış olduğunu keşfettiler. Temel düzenleme teknolojisi, ciddi bir güvenlik riski oluşturan çok sayıda öngörülemeyen hedef dışı hedeflere yol açabilir. Bu araştırma, gen düzenleme teknolojisinin hedef dışı tespitinin hassasiyetini önemli ölçüde geliştirdi ve güvenlik değerlendirmesi için çığır açan yeni bir araç getirdi.
Gen düzenlemenin kendi eksiklikleri vardır
Gen düzenleme ne kadar popüler? Nobel Ödülü'nün "lüks versiyonu" olarak bilinen 2015 Yaşam Bilimleri Atılım Ödülü, CRISPR / Cas9 gen düzenleme aracını icat eden iki bilim insanına verildi. CRISPR / Cas9, 2012 yılında icat edildiğinden bu yana, yüksek etkinliği ve özgüllüğü ile dünya tarafından büyük bir beklenti içindeydi.Akademik topluluk genel olarak CRISPR / Cas9 ve türevlerine dayalı klinik uygulamaların insan sağlığına büyük katkı sağlayacağına inanıyor.
Çin Bilimler Akademisi Nörobilim Enstitüsü'nün en genç araştırma grubu lideri Yang Hui, "CRISPR basitlik, yüksek verimlilik, düşük maliyetli, birden çok site ve çoklu türev teknolojileri gibi avantajlara sahip." Dedi, ancak başından beri hedef dışı risk aynı. Çok dikkat. Klinik olarak kullanılırsa, hedef dışı etkiler kanser dahil çeşitli yan etkilere neden olabilir. "
CRISPR / Cas9 teknolojisi, çift sarmallı DNA kırılmalarına neden olabilir. DNA zinciri kırıldıktan sonra, CRISPR / Cas9'un iki seçeneği vardır - ya orijinal gen işlevini bozmak için doğrudan bazlar eklemek ve geni susturarak gen nakavtını sağlamak; ya da gen nakavt gerçekleştirmek için yeni diziler sunmak için tek sarmallı bir DNA şablonu kullanmak. Düzenle. Bununla birlikte, bu yaklaşımların her ikisinde de "Aşil topuğu" vardır - bazı DNA kırılmaları zamanla onarılamaz veya zordur.
Son yıllarda, gen düzenleme teknolojisinde yeni bir yıldız ortaya çıktı. Tek tabanlı düzenleme, DNA çift sarmallı kırılmaları gerektirmez ve nükleik asit şeritlerinin kırık uçlarının onarılmasıyla ortaya çıkan hataları büyük ölçüde önler, bu nedenle daha hassas bir gen düzenleme teknolojisi olarak kabul edilir. Yang Hui, "Enzim fonksiyonunun sınırlandırılması nedeniyle, mevcut tek bazlı düzenleme sistemi, sitozinden timine veya tam tersi tek bir bazın düzenlenmesini gerçekleştirebilirken, yine de hedef bölgede çok az miktarda DNA sekansı eklenmesine veya silinmesine neden olabilir." Dedi. , "Şu anda, tek temelli düzenleme, hastalık araştırması, hayvan modeli hazırlama, hayvan ve bitki yetiştiriciliğinde büyük potansiyel gösterdi."
Mevcut sınırlamalar yeni teknoloji araştırma ve geliştirmeyi teşvik eder
Tek tabanlı gen düzenleme teknolojisinin hedef dışı bir riski var mı? "Bundan önce, bilim insanları çeşitli hedef dışı tespit programları geliştirdiler. Önceki yöntemler ya bilgisayar yazılımı tahminlerine dayanır ya da in vitro deneyler gibi yöntemlere dayanır. Bu yöntemlerin bazı sınırlamaları vardır ve hedef dışı mutasyonları yüksek hassasiyetle tespit edemezler. , Özellikle tek nükleotid mutasyonları. "Yang Hui dedi. Klinik uygulamalar için potansiyel risklere ve yan etkilere karşı tolerans son derece düşüktür. Gen düzenleme teknolojisi klinik uygulamalarda kullanılacaksa, hedef dışı etkileri tespit etmek için iyi araçlara sahip olmak gerekir, bu da ekibi ilgili teknolojileri bağımsız olarak araştırmaya sevk eder.
Hedef dışı etkileri tespit etme doğruluğunu iyileştirmek istiyorsanız, orijinal hedef dışı tespit yöntemlerini tamamen tersine çevirmelisiniz. Her şeyden önce, hedef dışı bölgelere başvurmadan öngörü elde etmek için, gen mutasyonlarının bölgelerini belirlemek için çok katı bir kontrol grubu bulmak gerekir; aynı zamanda, sgRNA'ya dayanmayan rastgele mutasyonları tespit etmek için en iyisi tam genom dizilimini kullanmaktır. Yukarıdaki hedeflere ulaşmak için, Yang Hui'nin araştırma grubu ve işbirlikçileri, "GOTI" adlı bir hedef dışı tespit teknolojisi kurdu.
Araştırmacılar, fare döllenmiş yumurta iki hücreli aşamaya bölündüğünde ve onu kırmızı floresan protein ile etiketlediğinde bir blastomeri düzenlediler. Fare embriyosu 14.5 güne kadar geliştiğinde, tüm fare embriyosu tek hücrelere sindirilir ve akış sitometrik sıralama teknolojisi kullanılarak kırmızı floresan proteinin ekspresyonuna dayanarak, gen düzenlenmiş hücreler ve düzenlenmemiş hücreler sıralanır ve ardından tüm genom dizisi karşılaştırılır. İki grup arasındaki farklar. Bu, tek hücrelerin in vitro genişlemesinin neden olduğu gürültü sorununu önler. Deney grubu ve kontrol grubu aynı döllenmiş yumurtadan geldiği için teorik olarak genetik arka plan tamamen aynıydı.Bu nedenle, iki hücre grubunun genomlarını doğrudan karşılaştırarak, farklılıkların temelde gen düzenleme araçlarından kaynaklandığı düşünülebilir.
Tek tabanlı düzenleme hedef dışı
Yang Hui laboratuvarının ve kooperatif birimlerinin tüm üyelerinin GOTI sistemini başarılı bir şekilde inşa etmesi bir buçuk yıl sürdü. Bu sistemin yardımıyla ekip üyeleri önce klasik CRISPR / Cas9 teknolojisini test ettiler. İyi tasarlanmış bir CRISPR / Cas9'un hedef dışı bir etkisi olmadığı ortaya çıktı ve bu da CRISPR / Cas9'un hedef dışı oranıyla ilgili önceki tartışmayı sona erdirdi.
Ekip ayrıca çok beklenen başka bir CRISPR / Cas9 türev teknolojisini de test etti: tek tabanlı BE3 düzenleme. Bu sistem nokta mutasyonlarını doğru bir şekilde tanıtabilir.Önceki çalışmalarda belirgin bir hedef dışı sorun bulunamamıştır.Ancak, GOTI testi altında, BE3'ün çok ciddi bir hedef dışı olduğu bulunmuştur. Bu ıskalamaların çoğu, geleneksel ıskalama hedef tahmininin "ölü noktalarında" görünür - daha önce bulunmamalarına şaşmamalı. "Kontrol grubu ile karşılaştırıldığında, BE3 tek bazlı düzenleme 20 kat daha fazla tek bazlı mutasyon üretecektir. Düzenlenen her embriyo ortalama 283 tek bazlı mutasyon üretir ve bu tür mutasyonlar tamamen rastgele ve öngörülemezdir." Yang Hui "Ayrıca BE3 düzenlemesinin, proto-onkojenler ve tümör baskılayıcı genler dahil yüzlerce gen mutasyonuyla sonuçlandığını bulduk. Bu hedef dışı mutasyonlar tümörlere neden olabilir ve sağlığa ciddi şekilde zarar verebilir." Buna dayanarak, ekip buna inanıyor: BE3 tek tabanlı düzenleme büyük gizli tehlikelere sahiptir ve şu anda klinik bir teknik olarak uygun değildir.
Yeni endüstri standartları oluşturmayı bekleyin
Yang Hui, "GOTI teknolojisi, hassaslık, genişlik ve doğruluk açısından önceki gen düzenlemesini çok aşan, gen düzenleme teknolojisinin hedef dışı tespitinin hassasiyetini ve doğruluğunu önemli ölçüde artıran ve hedef dışı algılamayı saklanacak hiçbir yerde bırakmayan bir gen düzenleme hedef dışı algılama teknolojisi geliştirdi." . Bu aynı zamanda BE3'ün temsil ettiği tek tabanlı düzenleme teknolojisinin önceki teknoloji tarafından tespit edilemeyen hedef dışı bir probleme sahip olduğuna dair dünyadaki ilk rapordur.Birçok uluslararası meslektaş, anladıktan sonra deneysel sonuçları da tekrarlamıştır. Önceden, herkes güvende olduklarını varsayıyordu.
Çin Bilimler Akademisi Nörobilim Enstitüsü müdürü Akademisyen Pu Muming'in görüşüne göre GOTI teknolojisi, sıcak gen düzenleme teknolojisini de soğutarak frene bastı. Pu, "Bu teknolojinin yeni bir endüstri standardı oluşturması bekleniyor. Elbette GOTI, daha yüksek hassasiyet ve daha fazla güvenlik ile yeni nesil bir gen düzenleme teknolojisi geliştirmemize yardımcı olacak."
Araştırma, Yang Hui, Sinirbilim Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi (Beyin Bilimi ve Akıllı Teknolojide Mükemmeliyet Merkezi, Çin Bilimler Akademisi), Şangay Beyin Bilimi ve Beyin Benzeri Araştırma Merkezi, Eyalet Anahtar Nörobilim Laboratuvarı ve Primat Nörobiyoloji Anahtar Laboratuvarı, Çin Bilimler Akademisi tarafından gerçekleştirildi. Araştırma grubu ve Hesaplamalı Biyoloji Enstitüsü (Çin Bilimler Akademisi-Max Planck Topluluğu Hesaplamalı Biyoloji Ortaklık Enstitüsü), Çin Bilimler Akademisi'nin Şangay Beslenme ve Sağlık Enstitüsü Li Yixue grubuna, Stanford Üniversitesi Genetik Bölümü ve Shenzhen Tarımsal Genom Enstitüsü, Çin Tarım Bilimleri Akademisi'ne bağlı İşbirliği. Bu araştırma sonucu, bu sabah erken saatlerde en iyi uluslararası akademik dergi "Science" ta yayınlandı.
Raporlara göre, GOTI tespit teknolojisine dayanan ekip, sitozin tek bazlı düzenleme sistemini iyileştirmeye ve hedef dışına çıkmayacak ve başka riski olmayan tek bazlı bir mutasyon teknolojisi kurmaya çalıştı.
Xinmin Evening News stajyer muhabiri Gao Yang
