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A edição principal permite uma correcção mais precisa de problemas genéticos do que CRISPR tradicional

O gene o mais atrasado que edita a tecnologia, edição principal, expande “a caixa de ferramentas genética” para mais precisamente criar modelos da doença e corrigindo problemas genéticos, os cientistas dizem.

Somente no segundo publicou o estudo do uso de edição principal em um modelo do rato, a faculdade médica da edição principal do relatório dos cientistas de Geórgia e de CRISPR tradicional ambos fechou com sucesso um gene envolvido na diferenciação das pilhas de músculo liso, que ajudam a dar a força e o movimento aos órgãos e aos vasos sanguíneos.

Contudo, a edição principal corta somente uma única costa do ADN dobro-encalhado. CRISPR faz os cortes da dobro-costa, que podem ser letais às pilhas, e produz sem intenção edita no local de trabalho assim como aleatòria através do genoma, diz o Dr. Joseph Miano, o editor do genoma, o biólogo molecular e o J. Harold Harrison, DM, distinta cadeira de universidade na biologia vascular no centro vascular da biologia do magnetocardiograma.

“É realmente menos complicado e mais preciso do que CRISPR tradicional,” Miano diz da edição principal, que tem literalmente menos componentes do que a ferramenta deedição jogo-em mudança CRISPR.

Miano estava entre a primeira onda dos cientistas para usar CRISPR para alterar o genoma do rato em 2013. Dois cientistas foram concedidos o prémio nobel 2020 na química para que os anos de idade CRISPR do now 9, que permitiram a revelação rápida dos modelos animais, assim como o potencial cure doenças genéticas como a célula falciforme, e reduzem potencial a destruição causada por doenças como o cancro, em que os factores ambientais e genéticos são ambos no jogo.

A edição principal é a tecnologia deedição a mais atrasada, e os cientistas do magnetocardiograma relatam na biologia do genoma do jornal que podiam a usar para remover a expressão de um gene no tecido do músculo liso, ilustrando a capacidade de edição principal para criar ratos pilha-específicos do KO sem os esforços extensivos da criação de animais que não podem conduzir a um modelo exacto, dizem o Dr. Xiaochun Longo, biólogo molecular no centro vascular da biologia. Miano e é por muito tempo autores correspondentes do estudo novo.

Por muito tempo, Miano e seus colegas fizeram um estudo comparativo usando CRISPR tradicional e a edição principal no gene Tspan2, ou tetraspan-2, uma proteína encontrada na superfície das pilhas. Tinha encontrado por muito tempo mais cedo que Tspan2 era a proteína a mais proeminente na diferenciação de pilha do músculo liso e estêve transformado provavelmente na doença cardiovascular. Tinha identificado igualmente a região reguladora deste gene em pilhas cultivadas. Contudo, era obscuro se esta região reguladora era importante nos ratos.

Usaram CRISPR para criar uma mudança subtil em uma pequena notícia do ADN dentro da região de Tspan2, neste caso uma mudança do promotor da três-base, sua aproximação padrão a neutralizar regiões de controle de genes. O ADN tem quatro pares baixos -- adenina, cytosine, guanina e thymine -- que pares acima em combinações diferentes infinitas nos fazer, e que gene-edição utiliza ferramentas altera.

CRISPR criou uma ruptura da dobro-costa no ADN e depois da mudança da três-base, o gene Tspan2 foi girado já não sobre na aorta e na bexiga dos ratos.

Usaram então a edição principal para fazer uma único-costa quebrar, ou o entalhe, e uma mudança da único-base -- como a maioria das mutações genéticas que ocorrem em nosso corpo -- e encontrado esta mudança subtil igualmente girou o gene Tspan2 fora na aorta e na bexiga, mas sem os danos colaterais de CRISPR.

Nós estávamos tentando modelar o que poderia acontecer com uma única mudança do nucleotide. Nós fizemos a pergunta se nós incorporamos uma substituição da único-base, se nós apenas fazemos uma mudança baixa, o que acontecemos à expressão Tspan2? A resposta é ele fez a mesma coisa que a edição tradicional de CRISPR: Matou a expressão de gene.”

Dr. Joseph Miano, editor do genoma, biólogo molecular

Mas havia igualmente umas diferenças importantes. Usando CRISPR, encontraram a evidência de “indels significativos,” curto para inserções ou supressões das bases nos genes, que eram sem intenção, perto do local onde pretendidos editam foram feitos e em outra parte.

O papel publicado inclui uma carta com as barras pretas numerosas que ilustram aonde os nucleotides múltiplos, os blocos de apartamentos de ADN e RNA, são idos após ter usado CRISPR. Indels é aquelas mudanças sem intenção que os editores do genoma se esforçam para evitar porque podem criar deficits na expressão genética e na doença possível. Com fora-escolha de objectivos, você poderia terminar acima a substituição de uma doença para outra, Miano diz.

Mas com edição principal, não viram essencialmente nenhum indels na região do promotor Tspan2 ou em outra parte.

Um lote de Manhattan ilustrou a fora-escolha de objectivos através de todos os cromossomas usando ambas as técnicas, com a skyline de CRISPR que empilha acima como uma cidade real quando a skyline de edição principal for comparativamente lisa.

“A edição principal é um corte menos intrusivo do ADN. Está muito limpa,” Miano diz. “Este é o que nós queremos: Nenhuns indels detectáveis, nenhuns danos colaterais. Os ganhos líquidos são que as conseqüências sem intenção são muito menos e realmente estão complicados menos para se usar.”

CRISPR tradicional tem três componentes, as tesouras moleculars, Cas9, o RNA do guia que toma aquelas tesouras ao lugar preciso no ADN e em um molde do reparo para fixar o problema. CRISPR tradicional corta ambas as costas do ADN, que igualmente pode acontecer na natureza, pode ser catastrófico à pilha e deve rapidamente ser emendado.

A edição principal tem dois braços, com um Cas9 alterado, chamado um nickase Cas9, que faça somente uma único-costa cortar. As tesouras formam um complexo chamado “o editor principal” com um transcriptase reverso, uma enzima que possa usar um molde do RNA para produzir uma parte de ADN para substituir a parte problemática no caso de uma mutação decausa. PegRNA, ou o RNA de edição principal do guia, fornecem esse molde do RNA, obtêm o editor principal onde precisa de trabalhar e as ajudas estabilizam as costas do ADN, que são usadas a ser parte de um par.

Durante o reparo da costa entalhada do ADN visado, o editor principal “copia” uma parcela do pegRNA que contem programado edita, neste caso uma substituição da único-base, de modo que a costa reparada leve agora a única base edite. No caso de criar um modelo da doença, isso permite os cientistas “diagonais” o reparo assim que a mutação desejada é criada, Miano diz.

O Dr. David Liu, biólogo químico, professor de Richard Merkin e director do instituto de Merkin de tecnologias transformativos nos cuidados médicos na Universidade de Harvard e Massachusetts Institute of Technology, e seus colegas desenvolveu o primeiro gene principal que editam a tecnologia para seguir CRISPR. Relataram na tecnologia de edição baixa em 2016, que usa “editores baixos” Liu descreveu como os “lápis, capazes directamente de reescrever uma letra do ADN em outra realmente rearranjando os átomos de uma base do ADN para se transformar pelo contrário uma base diferente.” Liu e seu Dr. Andrew Anzalone do companheiro pos-doctoral, relatado primeiramente na edição principal na natureza do jornal em outubro de 2019. Liu é um co-autor no estudo recentemente publicado na biologia do genoma na edição principal nos ratos.

O trabalho original de Liu na edição principal foi feito na cultura, e outro mostrou sua eficácia nas plantas. Esta é mais prova do princípio, Miano diz.

A esperança dos cientistas do magnetocardiograma mais de seus colegas começará usar a edição principal em seus genes favoritos para construir a experiência e acelerar o movimento para seu uso nos seres humanos.

Seus objetivos a longo prazo que incluem usando o gene seguro, específico que edita para corrigir as anomalias genéticas durante a revelação humana que são sabidas para conduzir às malformações devastadores e à doença como os defeitos do coração que exigem cirurgias principais múltiplas corrigir.

Allison Yang, assistente de pesquisa superior no laboratório de Miano, está preparando-se para usar a edição principal para fazer - na correcção do utero da síndrome megacystis-microcolon-intestinal rara e letal do hypoperistalsis, que afecta os músculos da bexiga e dos intestinos assim que você tem alimento movente da dificuldade com o intervalo e do esvaziamento do SOLDADO da bexiga. Nas primeiras obras com o CRISPR em pilhas de músculo liso vasculares, Miano e os colegas criaram inadvertidamente um modelo próximo-perfeito do rato desta doença humana que pudesse matar bebês.

Os colaboradores no estudo novo incluem cientistas da faculdade médica de Albany, hospital, Universidade de Cornell, Synthego, e Universidade de Harvard da pesquisa das crianças do St. Jude. A pesquisa foi apoiada pelos institutos de saúde nacionais.

As mudanças em apenas um bloco de apartamentos do ADN, ou em nucleotide, chamado únicos polimorfismo do nucleotide, ou SNPs, são o tipo o mais comum de variação genética nos povos, de acordo com MedlinePlus, e cada pessoa tem milhões em seu genoma. Uma proporção minúscula de SNPs, como esse que causa a doença da célula falciforme, ocorre nas partes do ADN que produzem as proteínas, que determinam a função da pilha. Contudo, a grande maioria de SNPs, tal como artificial gerado com prima editando aqui, ocorre no genoma humano onde nenhum gene da proteína-codificação é encontrado. Esta parcela noncoding do genoma, “a matéria escura assim chamada,” compreende 99% de nosso modelo inteiro do ADN da vida. As peças de Noncoding do genoma incluem elementos reguladores como a uma expressão Tspan2 de controlo.

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.