Gli scienziati scoprono le norme che determinano la precisione del genoma CRISPR/Cas9 che modifica in cellule umane

Gli scienziati all'istituto del torcicollo di Francis hanno scoperto un insieme delle norme semplici che determinano la precisione del genoma CRISPR/Cas9 che modifica in cellule umane. Queste norme, pubblicate in cella molecolare, hanno potuto contribuire a migliorare il risparmio di temi e la sicurezza del genoma che modificano sia nel laboratorio che nella clinica.

Malgrado l'ampio uso del sistema di CRISPR, l'applicazione razionale della tecnologia è stata ostacolata dal presupposto che il risultato di modificare del genoma è imprevedibile, con conseguente eliminazioni o inserzioni casuali delle regioni del DNA al sito dell'obiettivo.

Prima che CRISPR possa applicarsi sicuro nella clinica, gli scienziati devono assicurarsi che possano predire attendibilmente precisamente come il DNA sarà modificato.

“Finora, modificare i geni con CRISPR ha compreso molta congettura, frustrazione ed approssimazioni successive,„ dice la guida Paola Scaffidi del gruppo del torcicollo, che piombo lo studio. “Gli effetti di CRISPR erano probabilmente imprevedibili ed apparentemente casuali, ma analizzando le centinaia di modifiche siamo stati colpiti per trovare che ci sono realmente reticoli semplici e prevedibili dietro tutti. Ciò cambierà fondamentalmente il modo usiamo CRISPR, permettendo che noi studiamo la funzione del gene con maggior precisione e significativamente accelerando la nostra scienza.„

Esaminando gli effetti del genoma di CRISPR che che modificano a 1491 sito dell'obiettivo attraverso 450 geni in cellule umane, il gruppo ha scoperto che i risultati possono essere preveduti hanno basato sulle norme semplici. Queste norme pricipalmente dipendono da una “lettera„ genetica che occupa una posizione particolare nella regione riconosciuta “dal RNA della guida„ per dirigere le forbici molecolari, Cas9.

La guida RNAs è molecole sintetiche composte di intorno 20 lettere genetiche (A, T, la C, G), ha progettato per legare ad una sezione specifica di DNA nel gene dell'obiettivo. Ogni lettera genetica ha un partner complementare - le legature a T ed alla C lega al G - che attaccano insieme un po'come velcro. Il RNA della guida è come il lato “dell'amo„ di velcro, destinato per attaccare al lato “del ciclo„ sul gene dell'obiettivo.

Guida dalla molecola del RNA, l'enzima Cas-9 scandisce lungo il genoma finché non trovi la regione di interesse. Quando la guida del RNA abbina la sequenza corretta del DNA, attacca come velcro e Cas9 taglia da parte a parte il DNA. Il DNA è tre lettere rotte dalla conclusione della sequenza dell'obiettivo ed i bit del codice genetico poi sono inseriti o cancellati, apparentemente aleatorio, quando la cella tenta di riparare la rottura.

In questo studio, i ricercatori hanno trovato che il risultato di una modifica particolare del gene dipende dalla quarta lettera dall'estremità della guida del RNA, adiacente al sito di taglio. Il gruppo ha scoperto che se questa lettera è A o T, ci sarà un'inserzione genetica molto precisa; la corrente alternata piombo ad un'eliminazione relativamente precisa e un G piombo a molte eliminazioni imprecise. Quindi, semplicemente evitare i siti che contengono un G fa il genoma che modifica molto più prevedibile.

“Siamo stati stupiti scoprire che le norme che determinano il risultato di modificare del genoma umano di CRISPR sono così semplici,„ diciamo il Dott. Anob Chakrabarti, il collega clinico di PhD della fiducia di Wellcome nella bioinformatica del torcicollo e nel laboratorio di biologia di calcolo e il giunzione-primo autore dello studio. “Sopportando queste norme in mente quando progetta la nostra guida RNAs, possiamo massimizzare le probabilità di ottenere il risultato desiderato di una modifica specifica del gene - che è particolarmente importante in un contesto clinico.„

Il gruppo egualmente ha scoperto che come “apra„ o “chiuso„ il DNA dell'obiettivo è egualmente pregiudica il risultato di modificare del gene. Aggiungendo i composti che forzano il DNA aprirsi - permettendo che Cas9 scandisca il genoma - piombo a modificare più efficiente, in grado di aiutare quando le modifiche devono essere introdotte in geni particolarmente chiusi.

“Le buone notizie sono quella indipendentemente dal tessuto dell'origine - che influenza il grado di DNA “apertura„ ai geni specifici - mirano alle regioni che contengono A o T a modificare comune di manifestazione di posizione chiave,„ dice Paola. “Questo significa che, se selezioniamo con attenzione il DNA dell'obiettivo, possiamo essere abbastanza sicuri che vederemo lo stesso effetto in tessuti differenti.„

Josep Montserrat, lo studente di PhD del torcicollo nel laboratorio di Epigenetics del Cancro e il giunzione-primo autore dello studio, dice: “Precedentemente non avevamo apprezzato il significato di apertura del DNA nella determinazione del risparmio di temi di modificare del genoma di CRISPR. Ciò ha potuto essere un altro fattore da considerare quando mira a modificare un gene in un modo specifico. Siamo eccitati per osservare i tipi distinti modificare comune di quelle cellule dell'azione alle regioni precise dell'obiettivo e la traduzione di speranza di nostri risultati sarà utile attraverso le discipline.„

Sorgente: https://www.crick.ac.uk/news/2018-12-13_scientists-crack-the-crispr-code-for-precise-human-genome-editing