Gli scienziati trovano i presupposti della gente circa la riparazione del DNA dopo CRISPR che modificano per essere sbagliati

Malgrado il grandi speranze ed il notevole investimento in gene CRISPR-Cas9 che modifica, gli scienziati ancora hanno molto imparare circa come funziona in esseri umani.

Nell'ultimo esempio, l'università di California, Berkeley, scienziati ha trovato che i presupposti della gente circa come le celle riparano il genoma dopo che il DNA dei colpi di forbici degli enzimi Cas9 è sbagliato.

La scoperta dà la comprensione perché il gene CRISPR-Cas9 che modifica gli impianti in quasi ogni cella ha tentato notevolmente bene, in comunque non con successo uguale in tutte le celle. E potrebbe aiutare i ricercatori ad amplificare il risparmio di temi con cui le celle inseriscono il nuovo DNA nel genoma - sostituire una mutazione nociva con la sequenza corretta del DNA, per esempio - e generalmente nel ritocco CRISPR-Cas9 modificare per ottenere il risultato desiderato.

“Se volete trattare l'anemia faciforme, le vostre possibilità di successo sono legate inestricabile al risparmio di temi con cui potete sostituire il gene mutato della cellula falciforme con quello corretto,„ hanno detto il collega postdottorale Chris Richardson, primo autore di Uc Berkeley di un documento che descrive i risultati. “Se raccogliete milione celle da un paziente ed avete tariffa di inserzione di 10 per cento, quella non è poichè buon come se abbiate 30 - 40 per cento. Potere manipolare quelle celle per aumentare la frequenza di questo trattamento, chiamata la riparazione omologia-diretta, è emozionante.„

“Modificare del gene è super-potente, con molta promessa, ma, finora, molte approssimazioni successive. Il modo che funziona in cellule umane è stato una scatola nera con molti presupposti,„ ha detto il cereale di Jacob dell'autore principale, un professore dell'aggiunta di Uc Berkeley di molecolare e la biologia cellulare. “Definitivo stiamo cominciando ottenere una maschera di che cosa sta accendendo.„

Il cereale, Richardson ed i loro colleghi ora pubblicheranno i loro risultati nell'emissione augusta della genetica della natura del giornale, accessibile in linea.

Il cereale era fino ad oggi il Direttore scientifico della biomedicina nell'istituto innovatore di genomica, di un programma di ricerca della giunzione CRISPR fra Uc Berkeley e di Uc San Francisco. Questa caduta, unirà la facoltà di ETH a Zurigo, Svizzera.

CRISPR conta sulla riparazione del DNA

CRISPR-Cas9 è rivoluzionario a causa della precisione con cui punta una sequenza specifica del DNA da miliardi nel genoma e fende la molecola di DNA a doppia elica. Ma dopo quello, dipende dalla cella per riparare il danno.

La riparazione può accadere in due modi. Gli enzimi possono cucire le estremità ciondolanti indietro insieme, che provoca spesso una o più basi - le particelle elementari di DNA - che si sono aggiunte o cancellate, interrompendo la funzione del gene. Alternativamente, altri enzimi possono rattoppare la rottura con un singolo filo di DNA che abbina la sequenza del DNA a monte ed a valle del taglio. Un filo complementare del DNA è creato per completare la riparazione del doppio filo.

Il precedente, chiamato l'estremità-aggiunta non omologa, sembra essere il risultato più comune dopo il taglio di CRISPR. L'ultimo, la riparazione omologia-diretta, accade più frequentemente in alcuni tipi di celle che altre e richiede la presenza di pezzo di DNA che può essere usato per rattoppare la rottura. I ricercatori spesso forniscono un pezzo unico incagliato di DNA e sperano che la cella lo usi per sostituire la sequenza difettosa con il nuovo.

Entrambi i trattamenti sono un po'misterioso, tuttavia e nessuno sa perché toppa di alcune cellule prontamente in DNA mentre altri agiscono in tal modo raramente.

“L'entusiasmo per usando CRISPR-Cas9 per le applicazioni mediche o sintetiche di biologia è grande, ma nessuno realmente conosce che cosa accade dopo che lo mettete nelle celle,„ Richardson ha detto. “Va e crea queste rotture e contate sulle celle per fissarli. Ma la gente realmente non capisce come quel impianti trattati.„

per scoprire che gli enzimi della riparazione del DNA sono critici alla riparazione omologia-diretta dopo il taglio di CRISPR, Richardson ed il cereale ha impiegato una tecnica chiamata interferenza di CRISPR (CRISPRi) per tramortire, uno alla volta, più di 2.000 geni conosciuti o sospettati per partecipare alla riparazione del DNA, una funzione critica ad una cella in buona salute.

Sorprendente, molti dei geni che sono risultato essere importanti - riparazione omologia-diretta sono caduto drammaticamente quando sono state fatte tacere - sono stati compresi in un meccanismo di riparazione importante non probabilmente in questione nella riparazione di CRISPR.

Anemia di Fanconi

La via comprende 21 proteina separata ed è chiamata la via perché, se c'è ne dei geni per queste proteine è danneggiato, la gente sviluppa l'anemia di Fanconi, una malattia ereditaria rara ma seria dell'anemia di Fanconi in cui il midollo osseo non può fare abbastanza nuovi globuli. È associata con i difetti di nascita e un ad alto rischio di cancro, compreso una probabilità di 10 per cento della leucemia di sviluppo nell'infanzia. Pochi pazienti vivono oltre 30 anni.

La via è stata conosciuta e studiato stata per le decadi, ma in gran parte è capito stato per riparare un genere specifico di danno del DNA: Legami incrociati del interstrand del DNA, dove un nucleotide su un filo di DNA salda strettamente con un nucleotide sul filo adiacente, interferire con il replicazione del dna e spesso uccidere la cella. I ricercatori negli anni 80 avevano riferito una connessione fra la riparazione omologia-diretta e la via dell'anemia di Fanconi, ma era stata trascurata o compreso stata male, cereale celebre.

“Ha basato sul nostro lavoro, noi credono che la via dell'anemia di Fanconi svolgesse un ruolo principale nel fissatore degli altri tipi di lesioni pure, ma sono il meglio capito come la via che il doppio filo delle riparazioni si rompesse,„ Richardson ha detto. “Dopo Cas9 che modifica, la via dell'anemia di Fanconi è richiesta se volete inserire il nuovo DNA.„

L'importanza della via dell'anemia di Fanconi nella riparazione del CRISPR rompe le manovelle in dubbio alcuni trattamenti previsti per la malattia stesso di CRISPR, tuttavia. Senza una via attiva dell'anemia di Fanconi, le celle non possono potere sostituire i loro geni mutati con i geni normali dopo che Cas9 fa un taglio.

Infatti, il livello di attività della via dell'anemia di Fanconi può pregiudicare quanto CRISPR può inserire efficientemente il DNA in una cella specifica. I ricercatori hanno concluso che, mentre estremità-unirsi è il meccanismo della riparazione di standard dopo che una rottura del doppio filo, la via dell'anemia di Fanconi fa concorrenza e che il più alta attività provoca la riparazione omologia-diretta e più di meno estremità-unirsi.

Trattamenti del cancro

Mentre i risultati aiutano meglio gli scienziati a capire i meccanismi della riparazione del DNA in cellule umane, potrebbero anche aiutare i ricercatori che sviluppano le terapie anticancro che mirano alla riparazione del DNA in cellule tumorali. Poiché altri fattori ora sembrano partecipare alla riparazione delle rotture del doppio filo, questa ricerca amplia la lista delle proteine che potrebbero essere misregulated per sbagliare la riparazione del DNA in cellule tumorali e renderle più suscettibili della morte.

Richardson egualmente ha trovato quell'della 21 proteina nella via, FANCD2, sempre punta il sito della rottura del doppio filo creata da CRISPR-Cas9, indicante che svolge un ruolo importante nella regolamentazione dell'inserzione di nuovo DNA nel genoma al sito del taglio. FANCD2 potrebbe essere tweaked per amplificare la frequenza con cui una cella inserisce il DNA via la riparazione omologia-diretta.

“Inoltre, poiché FANCD2 localizza al sito delle rotture Cas9, potete usare FANCD2 per mappare dove Cas9 sta tagliando in qualunque tipo delle cellule,„ Richardson avete detto. “Se modificate una popolazione delle celle e volete sapere dove i tagli dell'fuori obiettivo e su sono, potete mappare appena dove FANCD2 è stato trovato nel genoma e potete trovare i tagli.„

“L'intera via dell'anemia di Fanconi pregiudica il bilanciamento fra l'estremità-aggiunta e la riparazione omologia-diretta; agisce come un poliziotto di traffico,„ Corn ha detto. “Così il genotipo di un paziente pregiudicherà come fate modificare del gene.„

Sorgente: http://news.berkeley.edu/2018/07/30/dna-repair-after-crispr-cutting-not-at-all-what-people-thought/