La nuova tecnologia di CRISPR può contribuire ad eliminare la sequenza mutata del gene

In un nuovo studio in celle, i ricercatori dell'università dell'Illinois hanno adattato la tecnologia gene-modificante di CRISPR per indurre il macchinario interno delle cellule a saltare una piccola parte di gene quando la trascrive in un modello per l'edilizia della proteina. Ciò dà a ricercatori un modo non solo eliminare una sequenza mutata del gene, ma influenzare come il gene è espresso e regolamentato.

Tali modificare mirato a hanno potuto l'un giorno essere utili per il trattamento delle malattie genetiche causate dalle mutazioni nel genoma, quali la distrofia muscolare di Duchenne, la malattia di Huntington o alcuni cancri.

Le tecnologie di CRISPR spengono tipicamente i geni rompendo il DNA all'inizio di un gene mirato a, inducente le mutazioni quando il DNA lega insieme indietro. Questo approccio può causare i problemi, quali il DNA che irrompono i posti all'infuori dell'obiettivo progettato ed il DNA rotto che riattacca ai cromosomi differenti.

La nuova tecnica di CRISPR-SKIP, descritta nella biologia del genoma del giornale, non rompe i fili del DNA ma invece altera un unico nella sequenza mirata a del DNA.

“Dato i problemi con il gene tradizionale che modifica rompendo il DNA, dobbiamo trovare i modi dell'ottimizzazione degli strumenti per compire la modifica del gene. Ciò è buon'perché possiamo regolamentare un gene senza rompere il DNA genomico,„ ha detto il professor Pablo Perez-Pinera della bioingegneria dell'Illinois, che piombo lo studio con la canzone del professor giugno di fisica dell'Illinois. Entrambi sono affiliati con il Carl R. Woese Institute per biologia genomica al U. del I.

In celle del mammifero, i geni sono rotti su nei segmenti chiamati esoni che sono sparpagliati con le regioni di DNA che non sembrano codificare per qualche cosa. Quando il macchinario delle cellule trascrive un gene in RNA da tradurre in proteina, ci sono segnali nell'indicazione di sequenza del DNA quali parti sono esoni e quale non fanno parte del gene. La cella impiomba insieme il RNA trascritto dalle parti di codifica per ottenere un modello continuo del RNA che è usato per fare le proteine.

CRISPR-SKIP altera una singola base prima dell'inizio di un esone, inducente la cella a leggerlo come parte di non codifica.

“Quando la cella tratta l'esone come DNA di non codifica, quell'esone non è incluso in RNA maturo, efficacemente eliminante gli amminoacidi corrispondenti dalla proteina,„ ha detto Michael Gapinske, un dottorando della bioingegneria e primo autore del documento.

Mentre saltare gli esoni provoca proteine che stanno mancando alcuni amminoacidi, le proteine tronche risultanti conservano spesso l'attività parziale o completa - che può essere abbastanza per riparare la funzione in alcune malattie genetiche, hanno detto Perez-Pinera, che egualmente è un professore nell'istituto universitario di Carle l'Illinois di medicina.

Ci sono altri approcci agli esoni di salto o amminoacidi di eliminazione, ma poiché permanentemente non altereranno il DNA, forniscono soltanto un vantaggio temporaneo e richiedono hanno ripetuto le amministrazioni sopra la vita del paziente, i ricercatori hanno detto.

“Modificando una singola base su DNA genomico facendo uso di CRISPR-SKIP, possiamo eliminare permanentemente gli esoni e, pertanto, raggiungere una correzione duratura della malattia con un singolo trattamento,„ ha detto Alan Luu, un dottorando di fisica e co-primo autore dello studio. “Il trattamento è egualmente reversibile se dovessimo girare un esone indietro sopra.„

I ricercatori hanno verificato la tecnica nelle linee cellulari multiple dai mouse e dagli esseri umani, sia sani che cancerogeni.

“La abbiamo provata in tre linee cellulari mammifere differenti per dimostrare che può applicarsi ai tipi differenti di celle. Egualmente la abbiamo dimostrata nelle linee cellulari del cancro perché abbiamo voluto mostrare che potremmo mirare agli oncogeni,„ Song abbiamo detto. “Non lo abbiamo usato in vivo; quello sarà il punto seguente.„

Hanno ordinato il DNA ed il RNA dalle celle curate ed hanno trovato che il sistema di CRISPR-SKIP potrebbe mirare alle basi specifiche e saltare gli esoni con alta efficienza ed egualmente hanno dimostrato che i CRISPR-Salti diversamente mirati a possono combinarsi per saltare gli esoni multipli in un gene se necessario. I ricercatori sperano di verificare il suo risparmio di temi in animali vivi - il primo punto verso la valutazione del suo potenziale terapeutico.

“Nella distrofia muscolare di Duchenne, per esempio, appena correggere 5 - 10 per cento delle celle è abbastanza per raggiungere un vantaggio terapeutico. Con CRISPR-SKIP, abbiamo veduto le tariffe di modifica di più di 20 - 30 per cento in molte delle linee cellulari noi hanno studiato,„ Perez-Pinera ha detto.

Il gruppo ha costruito uno strumento di Web permettendo che altri ricercatori cerchino se un esone potrebbe essere mirato a con la tecnica di CRISPR-SKIP mentre minimizzasse le probabilità che lega ai simili siti nel genoma.

Poiché i ricercatori hanno veduto alcune mutazioni ai siti dell'fuori obiettivo, stanno lavorando per rendere CRISPR-SKIP ancor più efficiente e specifico.

“La biologia è complessa. Il genoma umano è più di tre miliardo basi. Così la probabilità di atterraggio ad una posizione che è simile alla regione progettata non è trascurabile ed è qualcosa essere informata con di tutto il gene che modifica la tecnica,„ Song ha detto. “La ragione che abbiamo passato così tanto il tempo che ordina estesamente per cercare le mutazioni dell'fuori obiettivo è che potrebbe essere una barriera importante alle applicazioni mediche. Speriamo che i miglioramenti futuri al gene che modifica le tecnologie aumentino la specificità di CRISPR-SKIP in modo da possiamo cominciare ad affrontare alcuni dei problemi che hanno tenuto la terapia genica ampiamente dall'applicazione nella clinica.„

Sorgente: https://news.illinois.edu/view/6367/683492