La technologie neuve de CRISPR peut aider à éliminer la séquence de gène muté

Dans une étude neuve en cellules, les chercheurs d'Université de l'Illinois ont adapté la technologie de gène-retouche de CRISPR pour faire sauter les machines internes des cellules au-dessus d'une petite partie d'un gène en la transcrivant en matrice pour la construction de protéine. Ceci donne à des chercheurs une voie d'éliminer non seulement une séquence de gène muté, mais d'influencer comment le gène est exprimé et réglé.

Une telle retouche visée a pu un jour être utile pour traiter des maladies génétiques provoquées par des mutations dans le génome, tel que la dystrophie musculaire de Duchenne, la maladie de Huntington ou quelques cancers.

Les technologies de CRISPR arrêtent type des gènes en brisant l'ADN au début d'un gène visé, induisant des mutations quand l'ADN grippe de retour ensemble. Cette approche peut poser des problèmes, tels que l'ADN se brisant dans les places autres que l'objectif destiné et l'ADN cassé rattachant à différents chromosomes.

La technique neuve de CRISPR-SKIP, décrite dans la biologie de génome de tourillon, ne brise pas les brins d'ADN mais modifie au lieu un unique dans la séquence d'ADN visée.

« Vu les problèmes avec la retouche traditionnelle de gène en brisant l'ADN, nous devons trouver des moyens d'optimiser des outils pour accomplir la modification de gène. C'est bon parce que nous pouvons régler un gène sans briser l'ADN génomique, » a dit professeur Pablo Perez-Pinera de bio-ingénierie de l'Illinois, qui a abouti l'étude avec la chanson de professeur juin de physique de l'Illinois. Les deux sont affiliés avec le Karl R. Woese Institute pour la biologie génomique à l'U. de l'I.

En cellules mammifères, les gènes sont cassés dans les exons appelés de segments qui sont entremêlés avec les régions de l'ADN qui ne semblent pas coder pour n'importe quoi. Quand les machines des cellules transcrivent un gène en ARN à traduire en protéine, il y a des signes dans le témoin de séquence d'ADN quelles parties sont des exons et ce qui ne sont pas une partie du gène. La cellule épisse ensemble l'ARN transcrit des parties de codage pour obtenir une matrice continue d'ARN qui est employée pour effectuer des protéines.

CRISPR-SKIP modifie une base unique avant le début d'un exon, faisant l'afficher la cellule comme partie de non-codage.

« Quand la cellule traite l'exon comme non-codage ADN, cet exon n'est pas compris en ARN mature, éliminant effectivement les acides aminés correspondants de la protéine, » a dit Michael Gapinske, un étudiant de troisième cycle de bio-ingénierie et le premier auteur du papier.

Tandis que le saut des exons a comme conséquence les protéines qui manquent quelques acides aminés, les protéines tronquées donnantes droit maintiennent souvent l'activité partielle ou pleine - qui peut être assez pour remettre le fonctionnement dans quelques maladies génétiques, ont dit Perez-Pinera, qui est également un professeur dans l'université de Carle l'Illinois du médicament.

Il y a d'autres approches aux exons de saut ou des acides aminés d'élimination, mais puisqu'ils ne modifient pas de manière permanente l'ADN, ils fournissent seulement une indemnité temporaire et exigent les gestions répétées au-dessus de la vie du patient, les chercheurs ont dit.

« En éditant une base unique dans l'ADN génomique utilisant CRISPR-SKIP, nous pouvons éliminer des exons de manière permanente et, en conséquence, réaliser une rectification durable de la maladie avec une demande de règlement unique, » a dit Alan Luu, un étudiant de troisième cycle de physique et le Co-premier auteur de l'étude. « Le procédé est également réversible si nous devrions tourner un exon de retour en circuit. »

Les chercheurs ont vérifié la technique dans les lignées cellulaires multiples des souris et des êtres humains, sains et cancéreux.

« Nous l'avons vérifiée dans trois lignées cellulaires mammifères différentes pour expliquer qu'elle peut être appliquée à différents types de cellules. Nous l'avons également expliquée dans des lignées cellulaires de cancer parce que nous avons voulu montrer que nous pourrions viser des oncogenes, » Song avons dit. « Nous ne l'avons pas employée in vivo ; ce sera la prochaine opération. »

Ils ont ordonnancé l'ADN et l'ARN des cellules traitées et ont constaté que le système de CRISPR-SKIP pourrait viser les bases spécifiques et sauter des exons avec la haute performance, et ont également expliqué que des CRISPR-Sauts différemment visés peuvent être combinés pour sauter les exons multiples en un gène s'il y a lieu. Les chercheurs espèrent vérifier son rendement chez les animaux vivants - la première étape vers évaluer sa possibilité thérapeutique.

« Dans la dystrophie musculaire de Duchenne, par exemple, juste la rectification de 5 à 10 pour cent des cellules est assez pour réaliser un avantage thérapeutique. Avec CRISPR-SKIP, nous avons vu des régimes de modification de plus de 20 à 30 pour cent dans plusieurs des lignées cellulaires nous ont étudié, » Perez-Pinera a dit.

Le groupe a établi un outil web permettant à d'autres chercheurs de rechercher si un exon pourrait être visé avec la technique de CRISPR-SKIP tout en réduisant à un minimum des possibilités de lui grippant aux sites similaires dans le génome.

Puisque les chercheurs ont vu quelques mutations aux sites de hors circuit-objectif, ils travaillent pour rendre CRISPR-SKIP bien plus efficace et spécifique.

La « biologie est complexe. Le génome humain est plus de trois milliards de bases. Ainsi la possibilité de l'atterrissage à un emplacement qui est assimilé à la région destinée n'est pas négligeable et est quelque chose se rendre compte de avec toute technique de retouche de gène, » Song a dit. « La raison que nous avons passé tellement le temps ordonnançant considérable pour rechercher des mutations de hors circuit-objectif est que ce pourrait être un barrage important aux applications médicales. Nous espérons que les futures améliorations aux technologies de retouche de gène augmenteront la spécificité de CRISPR-SKIP ainsi nous pouvons commencer à traiter certains des problèmes qui ont maintenu la thérapie génique largement de l'application dans la clinique. »