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El corregir primero habilita una corrección más exacta de problemas genéticos que CRISPR tradicional

El último gen que corrige la tecnología, el corregir primero, despliega la “caja de herramientas genética” para más exacto crear modelos de la enfermedad y corrigiendo problemas genéticos, los científicos dicen.

En solamente el segundo publicó estudio del uso que corregía primero en un modelo del ratón, la universidad médica de corregir primero y de CRISPR tradicional ambos del parte de los científicos de Georgia cerró con éxito un gen implicado en la diferenciación de las células musculares lisas, que ayudan a dar fuerza y el movimiento a los órganos y a los vasos sanguíneos.

Sin embargo, el corregir primero corta con tijeras solamente un único cabo de la DNA doble-trenzada. CRISPR hace los cortes del doble-cabo, que pueden ser mortíferos a las células, y produce involuntario corrige en el sitio de trabajo así como aleatoriamente a través del genoma, dice el Dr. José Miano, el editor del genoma, el biólogo molecular y a J. Harold Harrison, Doctor en Medicina, silla de universidad distinguida en biología vascular en el centro vascular de la biología del magnetocardiograma.

“Es real menos complicado y más exacto que CRISPR tradicional,” Miano dice de corregir primero, que tiene literalmente menos componentes que la herramienta gen-que corrige juego-cambiante CRISPR.

Miano estaba entre la primera onda de los científicos para utilizar CRISPR para alterar el genoma del ratón en 2013. Concedieron el Premio Nobel 2020 En la química para que el now CRISPR de 9 años, que habilitó el revelado rápido de los modelos animales, así como el potencial curen enfermedades genéticas como la célula falciforme, y potencialmente reducen dos científicos la destrucción causada por enfermedades como el cáncer, en el cual factores ambientales y genéticos son ambos en el juego.

El corregir primero es la última tecnología gen-que corrige, y los científicos del magnetocardiograma denuncian en la biología del genoma del gorrón que podían utilizarla para quitar la expresión de un gen en tejido del músculo liso, ilustrando capacidad que corregía primera de crear ratones knockout célula-específicos sin los esfuerzos extensos de la cría que pueden no dar lugar a un modelo exacto, dicen al Dr. Xiaochun Long, biólogo molecular en el centro vascular de la biología. Miano y es de largo autores correspondientes del nuevo estudio.

De largo, Miano y sus colegas hicieron un estudio comparativo usando CRISPR tradicional y corregir primero en el gen Tspan2, o tetraspan-2, una proteína encontrada en la superficie de células. Había encontrado de largo anterior que Tspan2 era la proteína más prominente de la diferenciación lisa de la célula muscular y que fue transformado probablemente en enfermedad cardiovascular. Ella también había determinado la región reguladora de este gen en células cultivadas. Sin embargo, era no entendible si esta región reguladora era importante en ratones.

Utilizaron CRISPR para crear un cambio sutil en un recorte de la DNA dentro de la región de Tspan2, en este caso un cambio de la tres-base, su aproximación estándar del promotor a desactivar regiones de mando de genes. La DNA tiene cuatro pares bajos -- adenina, citosina, guanina y thymine -- qué pares hacia arriba en diversas combinaciones sin fin hacernos, y el qué gen-corregir trabaja con herramienta alteran.

CRISPR creó un interruptor del doble-cabo en la DNA y después del cambio de la tres-base, el gen Tspan2 fue girado no más en la aorta y el diafragma de ratones.

Entonces utilizaron corregir primero para hacer un interruptor de una sola fila, o mella, y un cambio de la único-base -- como la mayor parte de las mutaciones de gen que ocurren en nuestra carrocería -- y encontrado este cambio sutil también giró el gen Tspan2 lejos en la aorta y el diafragma, pero sin el daño colateral de CRISPR.

Intentábamos modelar qué podría suceso con un único cambio del nucleótido. ¿Hicimos la pregunta si incorporamos una substitución de la único-base, si apenas realizamos un cambio bajo, qué suceso a la expresión Tspan2? La respuesta es él hizo la misma cosa que corregir tradicional de CRISPR: Mató a la expresión de gen.”

El Dr. José Miano, editor del genoma, biólogo molecular

Pero había también diferencias importantes. Usando CRISPR, encontraron pruebas de “indels importantes,” corto para las inserciones o las supresiones de bases en los genes, que eran involuntarios, cerca del sitio en donde previstos corrigen fueron hechos y a otra parte.

El papel publicado incluye una carta con las barras negras numerosas que ilustran adonde los nucleótidos múltiples, los bloques huecos de la DNA y ARN, se van después de usar CRISPR. Indels es esos cambios involuntarios que los editores del genoma se esfuerzan evitar porque pueden crear déficits en la expresión génica y la enfermedad posible. Con el lejos-alcance, usted podría terminar hacia arriba substituir una enfermedad para otra, Miano dice.

Pero con corregir primero, no vieron esencialmente ningún indels en la región del promotor Tspan2 o a otra parte.

Un gráfico de Manhattan ilustró el lejos-alcance a través de todos los cromosomas usando ambas técnicas, con el horizonte de CRISPR empilando hacia arriba como una ciudad real mientras que el horizonte que corrige primero es comparativamente plano.

El “corregir primero es un corte menos intruso de la DNA. Es muy limpio,” Miano dice. “Esto es lo que queremos: Ningunos indels perceptibles, ningún daño colateral. El fondo es que las consecuencias involuntarias son mucho menos y real está complicado menos para utilizar.”

CRISPR tradicional tiene tres componentes, las tijeras moleculares, Cas9, el ARN de la guía que lleva esas tijeras la situación exacta en la DNA y un patrón de la reparación para reparar el problema. CRISPR tradicional corta ambos cabos de la DNA, que también puede suceso en naturaleza, puede ser catastrófico a la célula y debe ser reparado rápidamente.

El corregir primero tiene dos armas, con un Cas9 modificado, llamado un nickase Cas9, que hará solamente un corte de una sola fila. Las tijeras forman un complejo llamado el “editor primero” con un transcriptase reverso, una enzima que pueda utilizar un patrón del ARN para producir un pedazo de DNA para reemplazar el pedazo problemático en el caso de una mutación enfermedad-que causa. PegRNA, o el ARN primero de la guía que corrige, ofrece ese patrón del ARN, consigue el editor primero donde necesita trabajar y las ayudas estabilizan los cabos de la DNA, que se utilizan a ser parte de un par de fuerzas.

Durante la reparación del cabo marcado de la DNA apuntada, el editor primero “copia” una porción del pegRNA que contiene programado corrige, en este caso una substitución de la único-base, de modo que el cabo reparado ahora lleve la única base corrija. En el caso de crear un modelo de la enfermedad, eso habilita a los científicos “diagonales” la reparación así que se crea la mutación deseada, Miano dice.

El Dr. David Liu, biólogo químico, profesor de Richard Merkin y director del instituto de Merkin de tecnologías transformativas en atención sanitaria en la Universidad de Harvard y Massachusetts Institute of Technology, y sus colegas desarrolló el primer gen mayor que corregían tecnología para seguir CRISPR. Denunciaron sobre la tecnología que corregía baja en 2016, que utiliza a los “editores bajos” Liu describió como “lápices, capaces directamente de reescribir una carta de la DNA en otra real cambiando los átomos de una base de la DNA en lugar de otro para convertirse en una diversa base.” Liu y su Dr. Andrew Anzalone del becario postdoctoral, primero denunciado sobre corregir primero en la naturaleza del gorrón en octubre de 2019. Liu es co-autor en el estudio nuevamente publicado en biología del genoma en corregir primero en ratones.

El trabajo original de Liu sobre corregir primero fue hecho en cultura, y otros han mostrado su eficacia en instalaciones. Ésta es más prueba del principio, Miano dice.

La esperanza de los científicos del magnetocardiograma de sus colegas comenzará más a usar corregir primero en sus genes preferidos para construir experiencia y para acelerar el movimiento hacia su uso en seres humanos.

Sus metas a largo plazo que incluyen usando el gen seguro, específico que corrige para corregir las anormalidades genéticas durante el revelado humano que se saben para dar lugar a malformaciones devastadoras y a enfermedad como los defectos del corazón que requieren las cirugías mayores múltiples corregir.

Allison Yang, asistente de investigación mayor en el laboratorio de Miano, se está preparando para utilizar corregir primero para hacer in utero una corrección del síndrome megacystis-microcolon-intestinal raro y mortífero del hypoperistalsis, que afecta a los músculos del diafragma y de los intestinos así que usted tiene comida móvil de la dificultad con el trecho y vaciar del SOLDADO ENROLLADO EN EL EJÉRCITO el diafragma. En primera obra con CRISPR en las células musculares lisas vasculares, Miano y los colegas crearon inadvertidamente un modelo casi perfecto del ratón de esta enfermedad humana que puede matar a bebés.

Los colaboradores en el nuevo estudio incluyen a científicos de la universidad médica de Albany, hospital, Universidad Cornell, Synthego, y Universidad de Harvard de la investigación de los niños del St. Jude. La investigación fue soportada por los institutos de la salud nacionales.

Los cambios en apenas un bloque hueco de la DNA, o el nucleótido, llamado los únicos polimorfismos del nucleótido, o SNPs, son el tipo más común de variación genética en gente, según MedlinePlus, y cada persona tiene millones en su genoma. Una proporción minúscula de SNPs, como el que causa la anemia de células falciformes, ocurre en las partes de la DNA que producen las proteínas, que determinan la función de la célula. Sin embargo, la gran mayoría de SNPs, tal como el artificial generado con prima corrigiendo aquí, ocurre en el genoma humano donde no se encuentra ningunos genes de la proteína-codificación. Esta porción noncoding del genoma, la supuesta “materia oscura,” comprende el 99% de nuestra heliografía entera de la DNA de la vida. Las piezas de Noncoding del genoma incluyen elementos reguladores como la una expresión que controla 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.