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Modificare principale permette alla correzione più precisa dei problemi genetici che CRISPR tradizionale

L'ultimo gene che modifica la tecnologia, modificare principale, espande “la casella degli strumenti genetica„ per precisamente la creazione dei modelli di malattia e correggendo i problemi genetici, gli scienziati dicono.

Soltanto nel secondo ha pubblicato lo studio su uso di stampa principale in un modello del mouse, l'istituto universitario medico modificare principale di rapporto degli scienziati della Georgia e di CRISPR tradizionale entrambi ha interrotto con successo un gene in questione nella differenziazione delle celle di muscolo liscio, che contribuiscono a dare la resistenza ed il movimento agli organi ed ai vasi sanguigni.

Tuttavia, modificare principale taglia soltanto un singolo filo del DNA a doppia elica. CRISPR fa i tagli del doppio filo, che possono essere letali alle celle e produce le modifiche non intenzionali sia agli impianti come pure a caso attraverso il genoma, dice il Dott. Joseph Miano, l'editore del genoma, il biologo molecolare che J. Harold Harrison, MD, presidenza di università distinta nella biologia vascolare al centro vascolare di biologia di MCG.

“È realmente meno complicato e più preciso di CRISPR tradizionale,„ Miano dice di modificare principale, che ha letteralmente meno componenti che lo strumento gene-modificante cacciagione-cambiante CRISPR.

Miano era fra la prima onda degli scienziati per usare CRISPR per alterare il genoma del mouse nel 2013. Due scienziati hanno ricevuto il premio Nobel 2020 in chimica affinchè il bambino di 9 anni CRISPR di now, che ha permesso allo sviluppo rapido dei modelli animali come pure il potenziale facciano maturare le malattie genetiche come la cellula falciforme e potenzialmente diminuiscono la distruzione causata dalle malattie come cancro, in cui i fattori ambientali e genetici sono entrambi a gioco.

Modificare principale è l'ultima tecnologia gene-modificante e gli scienziati di MCG riferiscono nella biologia del genoma del giornale che potevano usarla per eliminare l'espressione di un gene nel tessuto del muscolo liscio, illustrante la capacità di stampa principale di creare i mouse knockout cella-specifici senza estesi sforzi dell'allevamento che non possono provocare un modello esatto, dicono il Dott. Xiaochun Long, biologo molecolare nel centro vascolare di biologia. Miano e lungamente è autori corrispondenti di nuovo studio.

Lungamente, Miano ed i loro colleghi hanno fatto uno studio comparativo facendo uso di CRISPR tradizionale e del modificare principale nel gene Tspan2, o tetraspan-2, una proteina trovata sulla superficie delle celle. Lungamente più presto aveva trovato che Tspan2 era la proteina più prominente nella differenziazione delle cellule di muscolo liscio e probabilmente è stato subito una mutazione nella malattia cardiovascolare. Egualmente aveva identificato la regione regolatrice di questo gene in celle coltivate. Tuttavia, era poco chiaro se questa regione regolatrice era importante in mouse.

Hanno usato CRISPR per creare un cambiamento sottile in un frammento di DNA all'interno della regione di Tspan2, in questo caso un cambiamento della tre-base, il loro approccio standard del promotore ad inattivare le regioni di controllo di geni. Il DNA ha quattro coppie di basi -- adenina, citosina, guanina e timine -- quali paia su nelle combinazioni differenti senza fine farci e quali gene-modificare foggia alterano.

CRISPR ha creato un doppio filo irrompe il DNA e seguendo il cambiamento della tre-base, il gene Tspan2 più non è stato acceso nell'aorta e nella vescica dei mouse.

Poi hanno usato modificare principale per fare un unico filo rompersi, o scalfittura e un cambiamento della unico base -- come la maggior parte delle mutazioni genetiche che si presentano nel nostro organismo -- e trovato questo cambiamento sottile egualmente ha girato il gene Tspan2 fuori nell'aorta e nella vescica, ma senza il danno collaterale di CRISPR.

Stavamo provando a modellare che cosa potrebbe accadere con un singolo cambiamento del nucleotide. Abbiamo fatto la domanda se comprendiamo una sostituzione della unico base, se facciamo appena un cambiamento basso, che cosa accadiamo all'espressione Tspan2? La risposta è ha fatto la stessa cosa del modificare tradizionale di CRISPR: Ha ucciso l'espressione del gene.„

Dott. Joseph Miano, editore del genoma, biologo molecolare

Ma c'erano egualmente differenze importanti. Facendo uso di CRISPR, hanno trovato la prova “dei indels significativi,„ breve per le inserzioni o le eliminazioni delle basi su geni, che erano non intenzionali, sia vicino al sito in cui la modifica progettata è stata fatta che altrove.

L'articolo pubblicato comprende un diagramma con le numerose barre nere che illustrano dove i nucleotidi multipli, le particelle elementari di DNA e RNA, sono andati dopo avere usando CRISPR. Indels è quei cambiamenti non intenzionali che gli editori del genoma si sforzano di evitare perché possono creare i deficit nell'espressione genica e nella malattia possibile. Con l'fuori ottimizzazione, potreste finire sostituendo una malattia per un altro, Miano dice.

Ma con modificare principale, non hanno veduto essenzialmente indels alla regione del promotore Tspan2 o altrove.

Un tracciato di Manhattan ha illustrato l'fuori ottimizzazione attraverso tutti i cromosomi facendo uso di entrambe le tecniche, con l'orizzonte di CRISPR che impila su come una città reale mentre l'orizzonte modificante principale è comparativamente piano.

“Modificare principale è un taglio meno intrusivo del DNA. È molto pulito,„ Miano dice. “Questo è che cosa vogliamo: Nessun indels rilevabili, nessun danno collaterale. La riga inferiore è che le conseguenze non intenzionali sono molto di meno e realmente più di meno è complicata per usare.„

CRISPR tradizionale ha tre componenti, le forbici molecolari, Cas9, il RNA della guida che cattura quelle forbici alla posizione precisa su DNA e su un modello della riparazione per fissare il problema. CRISPR tradizionale taglia entrambi i fili del DNA, che anche può accadere in natura, può essere catastrofico alla cella e deve essere riparato rapidamente.

Modificare principale ha due armi, con un Cas9 modificato, chiamato un nickase Cas9, che farà soltanto un unico filo tagliare. Le forbici formano un complesso chiamato “l'editore principale„ con un transcriptase inverso, un enzima che può usare un modello del RNA per produrre un pezzo di DNA per sostituire il pezzo problematico nel caso di una mutazione malattia-causante. PegRNA, o il RNA modificante principale della guida, fornisce quel modello del RNA, ottiene l'editore principale in cui deve lavorare e le guide stabilizzano i fili del DNA, che sono usati a fa parte di una coppia.

Durante la riparazione del filo scalfito di DNA mirato a, l'editore principale “copia„ una parte del pegRNA che contiene la modifica programmata, in questo caso una sostituzione della unico base, di modo che il filo riparato ora porterà la singola modifica bassa. Nel caso della creazione del modello di malattia, quello permette agli scienziati “diagonali„ la riparazione in modo dalla mutazione desiderata è creata, Miano dice.

Il Dott. David Liu, biologo chimico, professore di Richard Merkin e Direttore dell'istituto di Merkin delle tecnologie trasformarici nella sanità alla Harvard University e Massachusetts Institute of Technology ed i suoi colleghi ha sviluppato il primo gene principale che modificano la tecnologia per seguire CRISPR. Hanno riferito sulla tecnologia modificante bassa nel 2016, che usa “gli editori bassi„ Liu ha descritto come “matite, capaci direttamente di riscrittura dell'una lettera del DNA in un altro realmente riorganizzando gli atomi di una base del DNA invece per trasformarsi in in una base differente.„ Liu ed il suo Dott. Andrew Anzalone del collega postdottorale, in primo luogo riferito sul modificare principale nella natura del giornale nell'ottobre 2019. Liu è un co-author sullo studio recentemente pubblicato nella biologia del genoma sul modificare principale in mouse.

Il lavoro originale di Liu sul modificare principale è stato fatto nella cultura ed altri hanno indicato la sua efficacia in impianti. Ciò è più prova del principio, Miano dice.

La speranza degli scienziati di MCG di più dei loro colleghi comincerà utilizzare modificare principale nei loro geni preferiti per sviluppare l'esperienza ed accelerare il movimento verso il suo uso in esseri umani.

I loro scopi a lungo termine che includono facendo uso del gene sicuro e specifico che modifica per correggere le anomalie genetiche durante lo sviluppo umano che sono conosciute per provocare malformazioni devastanti e la malattia come i difetti del cuore che richiedono gli ambulatori importanti multipli di correggere.

Allison Yang, assistente di ricerca senior nel laboratorio di Miano, sta preparando usare modificare principale per fare in utero una correzione della sindrome megacystis-microcolon-intestinale rara e letale di hypoperistalsis, che pregiudica i muscoli della vescica e degli intestini in modo da avete alimento mobile della difficoltà through il tratto e svuotando di GI la vescica. Nel primo lavoro con CRISPR sulle celle di muscolo liscio vascolari, Miano ed i colleghi hanno creato involontariamente un modello quasi perfetto del mouse di questa malattia umana che può uccidere i bambini.

I collaboratori sul nuovo studio includono gli scienziati dall'istituto universitario medico di Albany, ospedale, Cornell University, Synthego e Harvard University della ricerca dei bambini della st Jude. La ricerca è stata supportata dagli istituti della sanità nazionali.

I cambiamenti in appena una particella elementare del DNA, o nucleotide, chiamato singoli polimorfismi del nucleotide, o SNPs, sono il tipo più comune di variazione genetica nella gente, secondo MedlinePlus ed ogni persona ha milioni in loro genoma. Una proporzione minuscola di SNPs, come quello che causa l'anemia drepanocitica, si presenta nelle parti del DNA che producono le proteine, che determinano la funzione delle cellule. Tuttavia, la vasta maggioranza di SNPs, come quello artificiale generato con perfezione modificante qui, si presenta nel genoma umano in cui nessun gene di proteina-codifica è trovato. Questa parte noncoding del genoma, la cosiddetta “materia oscura,„ comprende 99% la nostra intera cianografia del DNA di vita. Le parti di Noncoding del genoma comprendono gli elementi regolatori come l'un'espressione gestente Tspan2.

Source:
Journal reference:

Gao, P., et al. (2021) Prime editing in mice reveals the essentiality of a single base in driving tissue-specific gene expression. Genome Biology. doi.org/10.1186/s13059-021-02304-3.