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Gene-modificare è più soggetto a errori del pensiero, nuovi risultati suggerisce

Lo strumento gene-modificante standard, CRISPR-Cas9, produce frequentemente un tipo di mutazione del DNA che le mancanze genetiche ordinarie dell'analisi, reclama la nuova ricerca pubblicata negli atti del giornale dell'Accademia nazionale delle scienze (PNAS). Nella descrizione dei questi risultati i ricercatori hanno chiamato tali sviste “trabocchetti seri„ di modificare del gene (Skryabin et al., 2020). In tutto, i nuovi risultati indicano che gene-modificare è più soggetto a errori del pensiero e, più ulteriormente, che identificare ed eliminare i risultati difettosi ed indesiderati non sono facili come supposto generalmente.

Gene-modificare è più soggetto a errori del pensiero, nuovi risultati suggerisce
Enzima di CRISPR su DNA (foto: Notizie del MIT)

Derivato originalmente dal batterio Streptococco piogeno, CRISPR-Cas9 è un taglio del DNA e un sistema di obiettivi. CRISPR corrisponde alle brevi ripetizioni palindromiche regolarmente interspaced ragruppate e si riferisce alla molecola del RNA che è la componente d'ottimizzazione del sistema. Questo RNA di CRISPR a volte egualmente si riferisce a come il RNA della guida. La componente Cas9 è una nucleasi, cioè, un enzima che taglia il DNA. Quindi, nell'editing, l'enzima Cas9 è guidato al sito progettato del taglio dal RNA di CRISPR. L'intera installazione spesso appena è chiamata CRISPR.

Altri metodi gene-modificare esistono (per esempio barretta dello Zn, TALENs). Tuttavia, a causa della flessibilità del suo RNA che mira al meccanismo, CRISPR in particolare è stato l'argomento di eccitazione enorme nei settori di ricerca agricola e di Biotech.

CRISPR principalmente è stato usato per creare le mutazioni genetiche o per inserire il DNA estraneo alle posizioni desiderate in un genoma. Tuttavia, altre applicazioni, come il gene guida, egualmente sono state suggerite. Malgrado l'eccitazione, come amici della terra ha riassunto, appena una manciata minuscola di prodotti gene-modificati annuncio pubblicitario può essere trovato sul servizio.

Per molti usi, tuttavia, gene-modificare con CRISPR è insufficientemente preciso e moltissima ricerca corrente è orientata verso il fissatore del questo difetto.

Molta della mancanza di CRISPR di precisione deriva dal fatto che, sebbene siano chiamati ` che modifica', CRISPR e le tecniche riferite stanno tagliando gli enzimi soltanto. Non hanno funzione della riparazione del DNA. Ciò significa che quando le riparazioni sono fatte al DNA al sito del taglio (ed il taglio deve essere riparato affinchè la cella sopravviva loro) è in gran parte dal controllo dello sperimentatore. Dieci eventi modificare indipendenti quindi daranno dieci mutazioni differenti alla stessa posizione nel genoma.

Quindi, ad un livello molto di base, ogni mutazione creata al sito dell'obiettivo è probabile essere unica. Anche nella misura, abbiamo riferito, che il DNA da altre specie può finire inatteso l'incorporazione nel genoma modificato.

Per aggiungere a questa incertezza, le posizioni differenti del genoma, i tipi differenti delle cellule, le specie differenti e le versioni differenti di CRISPR, possono tutta l'influenza che i generi di alterazione genetica hanno trovato al sito dell'obiettivo.

Nella ricerca-mancanza di base di alcune applicazioni-primario di precisione di questo genere non è necessariamente un problema principale. Nell'allevamento del ventriglio, per esempio, celle o organismi contenere le alterazioni o le mutazioni indesiderabili dell'fuori obiettivo può, nella teoria, essere individuato ed eliminato.

Ma in molte applicazioni, soprattutto in medicina e prodotti commerciali, soltanto la precisione più-o-di meno-completa è accettabile, in ragione della sicurezza. Modificare inesatto delle cellule umane in una prova iniziale di terapia genica una volta ha provocato 2 di 11 bambino curato che sviluppa la leucemia dovuto gli effetti dell'fuori obiettivo e piombo al di prova che sono interrotte.

La domanda di se i ricercatori e/o i rivelatori degli organismi modificati potrebbero o adeguatamente individuerebbero e le mutazioni indesiderabili di scarto è una preoccupazione in tensione. Recombinetics è una società commerciale che, nel 2016, ha creato una mucca che senza corna ha sostenuto era il risultato progettato di una modifica precisa del gene. Ma i ricercatori di FDA che hanno esaminato i propri dati di sequenza del DNA della società potevano successivamente indicare che entrambi i vitelli indipendente modificati hanno contenuto, al sito della modifica, interi geni di resistenza a antibiotici (Norris et al., 2020).

Prima che FDA possa mostrare questo, tuttavia, la prole dei vitelli dove già incorporato in un programma brasiliano dell'allevamento. Questo programma dell'allevamento ora è stato abbandonato.

La nuova ricerca di PNAS, pubblicata il 12 febbraio, direttamente indirizza se i ricercatori di CRISPR possono, infatti, individuare le modifiche aberranti.

I ricercatori tedeschi e cinesi hanno modificato gli ovociti del mouse (cioè embrioni) con il punto aggiunto (confrontato al taglio semplice) di aggiunta dell'allungamento di DNA (il DNA del donatore) che hanno sperato sarebbero integrati al sito del taglio.

Che cosa hanno trovato inatteso, tuttavia, è che, ad una proporzione elevata dell'obiettivo colloca, inserzioni complesse del DNA desiderato ha accaduto. Piuttosto che le copie singole semplicemente d'integrazione del DNA del donatore nel sito del taglio, le integrazioni del DNA erano comunemente da capo a piedi disposizioni delle copie multiple. Come il documento specifica:

In generale, concludiamo che da capo a piedi l'integrazione ripetitiva del modello del DNA del donatore è un sottoprodotto comune all'dell'editing basato a HDR del genoma di CRISPR-Cas9-mediated, indipendentemente dalla dimensione del modello del DNA del donatore, dalla composizione di sequenza, o dallo strandedness del modello (dsDNA o ssDNA).„

Dal terreno comunale del `' i ricercatori hanno significato quello, in un esperimento, fra 34 mouse modificati, sei inserzioni da capo a piedi contenute. In altri esperimenti 30 di 49 mouse ha contenuto da capo a piedi le inserzioni.

Cioè le inserzioni complesse ed aberranti del DNA erano risultati comuni. D'importanza, si sono presentate negli esperimenti multipli, significare questo sembra essere vero indipendentemente da che DNA è stato inserito o quale allungamento del genoma è stato inserito. Ciò in sé è un'individuazione molto significativa.

Ancor più notevole, tuttavia, era che queste riorganizzazioni genetiche complesse sono state individuate raramente con i metodi analitici standard. Gli autori hanno chiamato questo che trovano “il disturbo„.

Hanno scritto:

L'analisi convenzionalmente applicata di PCR, nella maggior parte dei casi, non è riuscito ad identificare questi eventi multipli di integrazione, che piombo ad un tasso alto di alleli precisamente modificati erroneamente reclamati.„

Inosservati, tali eventi aberranti “insidierebbero la validità degli studi„ secondo gli autori.

Nei quadri sperimentali questo è indubbiamente vero. Ma per il grande pubblico un'implicazione più importante esiste. Con le società e i biohackers che sperano di portare rapido i prodotti genoma-modificati (e senza esame accurato regolatore) al servizio, questa ricerca rappresenta un racconto ammonitore significativo; particolarmente poiché gli autori speculano che i loro risultati probabilmente si applicano ugualmente ad altri metodi modificare, quali TALENs e i nucleases della barretta dello Zn.

Source:
Journal reference:

Skryabin, B.V., et al. (2020) Pervasive head-to-tail insertions of DNA templates mask desired CRISPR-Cas9–mediated genome editing events. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aax2941.