Os cientistas descobrem as regras que determinam a precisão do genoma CRISPR/Cas9 que edita em pilhas humanas

Os cientistas no instituto do Crick de Francis descobriram um grupo de regras simples que determinam a precisão do genoma CRISPR/Cas9 que edita em pilhas humanas. Estas regras, publicadas na pilha molecular, podiam ajudar a melhorar a eficiência e a segurança do genoma que editam no laboratório e na clínica.

Apesar do uso largo do sistema de CRISPR, a aplicação racional da tecnologia foi impedida pela suposição que o resultado da edição do genoma é imprevisível, tendo por resultado supressões ou inserções aleatórias de regiões do ADN no local do alvo.

Antes que CRISPR possa com segurança ser aplicado na clínica, os cientistas precisam de certificar-se de que podem confiantemente prever precisamente como o ADN será alterado.

“Até aqui, editar genes com CRISPR envolveu muita adivinhação, frustração e tentativa e erro,” diz o líder Paola Scaffidi do grupo do Crick, que conduziu o estudo. “Os efeitos de CRISPR eram provavelmente imprevisíveis e convenientemente aleatórios, mas analisando centenas de edita-nos foram chocados para encontrar que há realmente uns testes padrões simples, predizíveis atrás dele todos. Isto mudará fundamental a maneira que nós usamos CRISPR, permitindo que nós estudem a função do gene com maior precisão e significativamente acelerando nossa ciência.”

Examinando os efeitos do genoma de CRISPR que editam em 1491 locais do alvo através de 450 genes em pilhas humanas, a equipe descobriu que os resultados podem ser previstos basearam em regras simples. Estas regras dependem principalmente de uma “letra genética” que ocupa uma posição particular na região reconhecida do “pelo RNA guia” para dirigir as tesouras moleculars, Cas9.

O guia RNAs é moléculas sintéticas compo de ao redor 20 letras genéticas (A, T, C, G), projectou ligar a uma secção específica do ADN no gene do alvo. Cada letra genética tem um sócio complementar - os ligamentos a T e a C ligam a G - que colam junto um pouco como o Velcro. O RNA do guia é como o lado do “gancho” do Velcro, projetado colar ao lado do “laço” no gene do alvo.

Guiado pela molécula do RNA, a enzima Cas-9 faz a varredura ao longo do genoma até que encontre a região de interesse. Quando o guia do RNA combina a seqüência correcta do ADN, cola como o Velcro e Cas9 corta completamente o ADN. O ADN é três letras quebradas do fim da seqüência do alvo, e os bits do código genético então estão introduzidos ou suprimidos, convenientemente haphazardly, quando a pilha tenta reparar a ruptura.

Neste estudo, os pesquisadores encontraram que o resultado de um gene particular edita depende da quarta letra da extremidade do guia do RNA, junto ao local da estaca. A equipe descobriu que se esta letra é um A ou um T, haverá uma inserção genética muito precisa; a corrente alternada conduzirá a um supressão relativamente preciso e um G conduzirá a muitos supressões imprecisas. Assim, simplesmente evitar os locais que contêm um G faz o genoma que edita muito mais predizível.

“Nós fomos surpreendidos descobrir que as regras que determinam o resultado da edição do genoma humano de CRISPR são tão simples,” dizemos o Dr. Anob Chakrabarti, o companheiro clínico da confiança PhD de Wellcome na bioinformática do Crick e no laboratório de biologia computacional e o junção-primeiro autor do estudo. “Carregando estas regras na mente ao projetar nosso guia RNAs, nós podemos maximizar as possibilidades de obter o resultado desejado de um gene específico editamos - que é particularmente importante em um contexto clínico.”

A equipe igualmente descobriu que como “abra” ou “fechado” o ADN do alvo é igualmente afecta o resultado da edição do gene. Adicionando os compostos que forçam o ADN a abrir - permitindo que Cas9 faça a varredura do genoma - conduzido a uma edição mais eficiente, que poderia ajudar quando as alterações precisarem de ser introduzidas em genes particularmente fechados.

“A boa notícia é aquela apesar do tecido da origem - que influencia o grau de ADN “abertura” em genes específicos - visa as regiões que contêm um A ou T na edição comum da mostra da posição-chave,” diz Paola. “Isto significa que, se nós seleccionamos com cuidado o ADN do alvo, nós podemos estar consideravelmente seguros que nós veremos o mesmo efeito em tecidos diferentes.”

Josep Monserrate, o aluno de doutoramento do Crick no laboratório de Epigenetics do cancro e o junção-primeiro autor do estudo, dizem: “Nós não tínhamos apreciado previamente o significado da abertura do ADN em determinar a eficiência da edição do genoma de CRISPR. Este podia ser um outro factor a considerar ao apontar editar um gene em uma maneira específica. Nós somos entusiasmado observar tipos distintos edição comum dessa pilha da parte em regiões precisas do alvo, e a tradução da esperança de nossos resultados será benéfica através das disciplinas.”

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