Naukowcy stworzyli przycisk „wstecz” w edycji genomu. Zamiast ciąć DNA, będą wyłączać fragmenty kodu
Bardzo dobra wiadomość - naukowcom z MIT udało się ulepszyć metodę edycji genów CRISPR. Nowa wersja nazywa się CRISPRoff i pozwala na o wiele mniej inwazyjną edycję kodu genetycznego. Być może jest to pierwszy krok w stronę szerszego zastosowania edycji DNA u ludzi.
Największą bolączką metody CRISPR-Cas9 było to, że edycja genomu z jej użyciem polegała na zastosowaniu białka tnącego nić DNA. Oznacza to tyle, że zmiany wprowadzane za pomocą tej metody były trwałe, co w połączeniu z badaniami, które wykazały, że same cięcia nie zawsze były dostatecznie precyzyjne oznaczało, że CRISPR-Cas9 jest zbyt niedokładną metodą, żeby móc stosować ją bezpiecznie na ludziach. Z przeprowadzonych badań wynika bowiem, że w ok. 16 proc. komórek edytowanych za pomocą tradycyjnej metody CRISPR nastąpiły dość poważne i nieplanowane zmiany wynikające z nieprecyzyjnie wykonanych cięć.
CRISPRoff zmienia ten stan rzeczy
Nowy sposób edycji pozwala na dezaktywację poszczególnych genów, bez ich wycinania. Oznacza to, że cały proces nie powoduje trwałej ingerencji w strukturę DNA i jest rzecz jasna w pełni odwracalny. Jak to działa? Zamiast białka tnącego, autorom tej nowej metody udało się zastosować proces metylacji, który polega na dodawaniu znaczników chemicznych do wskazanych miejsc w sekwencji nici DNA, które sprawiają z kolei, że taki kawałek kodu jest niedostępny dla polimerazy RNA. Polimeraza to enzym odpowiedzialny za odczytywanie danych z sekwencji DNA. Jeśli więc nie może odczytać danego kawałka kodu, musi go pomiąć, sprawiając że ekspresja danego genu, zapisana na tym kawałku jest czasowo wyciszana.
– Dysponujemy nowym narzędziem, które pozwala na wyłączenie ekspresji większości genów. I to bez ryzyka trwałego uszkodzenia DNA oraz z dużą dozą jednorodności. Dzięki temu możemy wprowadzać odwracalne zmiany w genomie, które pozwolą na badanie funkcji poszczególnych genów bez żadnego ryzyka - mówi Jonathan Weissman, profesor biologii na MIT i jeden z twórców CRISPRoff.
Sam proces edycji genów nową metodą odbywa się za pośrednictwem specjalnej maszyny białkowej, sterowanej przez RNA, która umieszcza grupy metylowe (odpowiedzialne za metylację) w ściśle określonych miejscach na nici DNA. W teorii, bez usunięcia grup metylowych za pomocą aplikacji odpowiednich enzymów, dany kawałek kodu genetycznego może zostać wyciszony w nieskończoność, powodując tym samym, że zmodyfikowany kod genetyczny będzie replikowany przez wszystkie nowe komórki w organizmie.
Bez trwałej edycji DNA będziemy mogli zaprogramować maszynę białkową, by wyciszyła geny rakowe
A w razie pomyłki lub chęci dalszej modyfikacji, wystarczy zmodyfikować parametry takiego programu. Bez bezpowrotnej utraty jakiegokolwiek kawałka kodu zapisanego w DNA.
Na razie metoda ta testowana jest na genie odpowiedzialnym za kodowanie białka tau, podejrzewanym przez naukę o związek z chorobą Alzheimera. Gen w warunkach laboratoryjnych udało się wyciszyć.
– Dysponujemy skuteczną metodą wyciszania białka tau i blokowania jego ekspresji. Kolejnym krokiem będzie odpowiedź na pytanie: jak zastosować tę metodę na osobie dorosłej i czy samo wyciszenie białka może mieć pomóc w leczeniu choroby Alzheimera - dodaje Weissman.
Sam projekt opracowania nowej metody edycji genów został w większości sfinansowany z dotacji przekazanej naukowcom w 2017 r. przez amerykańską Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności (DARPA).
