Harvard, MIT Gör omvända CRISPR-genredigeringsverktyg
Innehållsförteckning:
- Ett av de mest lovande leveransfordon eller vektorer för att leverera CRISPR i människor är adeno-associerade viruset (AAV). Denna vektor är inte känd för att orsaka mänsklig sjukdom och har redan godkänts i Europa för användning i kliniska prövningar.
- Med förpackningsproblemet löst utredde forskarna om det mindre Cas9-enzymet fungerade lika bra som den nuvarande versionen.
- CRISPR står också inför andra utmaningar innan den kan användas i stor utsträckning för att behandla mänskliga sjukdomar.
De senaste framstegen vid redigering av DNA har potential att behandla ett större antal mänskliga sjukdomar än någonsin tidigare. Men forskare behöver fortfarande lösa problemet med att göra dessa förändringar i alla celler i kroppen som behöver dem.
Nu har en grupp forskare från Broad Institute at Harvard University och Massachusetts Institute of Technology (MIT) identifierat ett mindre enzym som gör det enklare att leverera genredigeringsmaskinen direkt till celler inuti kroppen.
advertisementAdvertisementDetta avancerade genom-redigeringssystemet, som kallas CRISPR, används redan för att göra exakta förändringar av DNA hos laboratoriedjur.
Forskare hoppas slutligen rikta sig mot mänskliga sjukdomar med metoden. Genom att inaktivera eller förändra gener i mänskliga celler kan forskare en dag kunna behandla sjukdomar som sträcker sig från cystisk fibros till hjärtsjukdomar och diabetes.
Vid vissa sjukdomar kan forskare extrahera stamceller från blodet och ändra dem med hjälp av CRISPR. De skulle då återföra de förändrade cellerna till patientens kropp.
AnnonsFör andra sjukdomar måste forskare dock använda ett inaktiverat virus för att leverera hela CRISPR-systemet till celler. Detta paket måste innehålla ett bakteriellt enzym - känt som Cas9 - som gör nedskärningar i DNA och en bit av RNA som styr enzymet till rätt plats.
- Singelinjicering kunde permanent sänka kolesterol, hjärtinfarkt RiskAnnonsAdvertisement
Forskare lösa ett leveransproblemEtt av de mest lovande leveransfordon eller vektorer för att leverera CRISPR i människor är adeno-associerade viruset (AAV). Denna vektor är inte känd för att orsaka mänsklig sjukdom och har redan godkänts i Europa för användning i kliniska prövningar.
AAV har dock en begränsad lastkapacitet. Detta gör det svårt att förpacka alla bitar som är nödvändiga för att redigera genomet.
En lösning skulle vara att hitta en vektor som kan bära mer. Men AAV har redan en beprövad rekord. I stället satte forskare från Broad Institute sina synpunkter på att hitta ett mindre Cas9-enzym, en som skulle passa lättare inom AAV.
Detta involverade siktning genom 600 eller så Cas9 enzymer från olika bakteriestammar. Forskare förminskade denna lista ner till sex potentiella kandidater.
"Lyckligtvis visade sig ett av dessa mindre Cas9-proteiner vara lämpliga för utvecklingen av den metod som beskrivs i detta dokument", säger Eugene Koonin, en seniorforskare med National Center for Biotechnology Information och en bidragande författare till studien, i ett pressmeddelande.
AnnonsAdvertisement
Cas9-enzymet som presenteras i tidningen, publicerat idag i Naturen, kommer från bakterierna Staphylococcus aureus, vilket kan orsaka staph-infektioner hos människor.Den är 25 procent mindre än den som används för närvarande med CRISPR, som är från Streptococcus pyogenes. Forskare kan nu redigera det mänskliga genomet, ett brev i taget »
Mindre enzym som är effektivt vid genredigering
Med förpackningsproblemet löst utredde forskarna om det mindre Cas9-enzymet fungerade lika bra som den nuvarande versionen.
Annons
De tittade på antalet oavsiktliga nedskärningar, eller misstag, gjorda av Cas9 till andra områden av DNA. I detta avseende var den mindre Cas9 lika precis som enzymet frånS. pyogenes. Den här nya Cas9 ger en byggnadsställning till … hjälper oss att skapa bättre sjukdomsmodeller, identifiera mekanismer och utveckla nya behandlingar. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology
Därefter satte forskarna den mindre Cas9 i arbetet med en potentiell behandling mot hjärtsjukdomar. Forskare injicerade AAV-leveranssystemet - med den mindre Cas9 i släp - in i mjölkens lever.AnnonsAdvertisement
Målet för Cas9 var en gen som heter PCSK9 som är förknippad med högt kolesterol och hjärtsjukdom. En gång levererad, gjorde Cas9 nedskärningar till den genen, vilket effektivt inaktiverade det. En vecka efter behandlingen sjönk kolesterolnivåerna i mössen. Dessa effekter varade i upp till en månad.Denna teknik är långt ifrån att behandla sjukdom hos människor. Liksom andra lovande genredigeringsmetoder kommer CRISPR sannolikt att uppleva motgångar längs vägen.
Annons
Men forskarnas framgång lägger till de verktyg som finns tillgängliga för att redigera människornas gener.AnnonsAdvertisement
Genomics vs Genetics: Ta en närmare titt»CRISPR står också inför andra utmaningar innan den kan användas i stor utsträckning för att behandla mänskliga sjukdomar.
En är dess säkerhet. CRISPR är snabbare och lättare att använda än andra genredigeringsmetoder. Men det betyder inte att det är mer korrekt. Off-target nedskärningar till DNA kan inträffa när sekvensen är liknande men inte identisk med styr-RNA. Detta kan ha oavsiktliga - och potentiellt dödliga - hälsoeffekter.
Den genomsynliga tekniken för genredigeringen har också väckt etiska frågor. Tekniken kan användas för att bota sjukdom, men det kan också användas för att förbättra kvaliteter som intelligens eller fysiskt utseende i så kallade "designer babyer". "
Några av dessa förändringar kan göras till den mänskliga kimlinjen - spermier, ägg och embryon - så de skulle gå vidare till kommande generationer.
Jag tycker personligen att vi inte bara är klara nog … att känna oss bekväma om konsekvenserna av att ändra ärftlighet, även i en enskild individ.Dr David Baltimore, Kalifornien Institute of Technology
Som ett svar på detta hot har en grupp biologer - inklusive uppfinnaren av CRISPR-metoden - krävt ett världsomspännande förbud mot att använda denna teknik på människor på något sätt som kunde skickas ner till avkomma.Moratoriet skulle ge forskare, etikister och allmänheten tid att studera den potentiella effekten av denna metod.
"Vi oroar oss för att människor gör förändringar utan kunskap om vad dessa förändringar betyder när det gäller det övergripande genomet", berättade David David, en medlem av gruppen, i New York Times. "Jag tycker personligen att vi inte bara är klara nog - och kommer inte att vara mycket länge - att känna oss bekväma om konsekvenserna av att ändra ärftlighet, även i en enskild individ. "Designer Babies kan vara rätt runt hörnet"
