211service.com
CRISPR 2.0 is er, en het is veel nauwkeuriger
Het zou ooit kunnen worden gebruikt om een reeks erfelijke ziekten te behandelen. 25 oktober 2017
Amerikaanse National Library of Medicine
Je hebt vast wel eens gehoord van de moleculaire scalpel CRISPR-Cas9, die hele genen kan bewerken of verwijderen. Nu hebben wetenschappers een nauwkeurigere versie van de DNA-bewerkingstool ontwikkeld die zelfs kleinere segmenten van iemands genoom kan repareren.
In twee studies die vandaag zijn gepubliceerd, een in Natuur en een andere in Wetenschap , beschrijven onderzoekers van het Broad Institute of MIT en Harvard een nieuwe manier om DNA en RNA te bewerken, base editing genoemd. De aanpak zou op een dag een reeks erfelijke ziekten kunnen behandelen, waarvan sommige momenteel geen behandelingsopties hebben.
Het menselijk genoom bevat zes miljard DNA-letters, of chemische basen die bekend staan als A, C, G en T. Deze letters paren - A met T en C met G - om de dubbele helix van DNA te vormen. Base-editing, die een aangepaste versie van CRISPR gebruikt, is in staat om één van deze letters tegelijk te veranderen zonder de structuur van het DNA te breken.
Dat is handig omdat soms slechts één basenpaar in een lange DNA-streng wordt verwisseld, verwijderd of ingevoegd - een fenomeen dat een puntmutatie wordt genoemd. Puntmutaties vormen 32.000 van de 50.000 veranderingen in het menselijk genoom waarvan bekend is dat ze geassocieerd zijn met ziekten.
In de Natuur studie konden onderzoekers onder leiding van David Liu, een professor in de chemie van Harvard en lid van het Broad Institute, een A in een G veranderen. Een dergelijke verandering zou ongeveer de helft van de 32.000 bekende puntmutaties aanpakken die ziekte veroorzaken.
Om dit te doen, hebben ze CRISPR aangepast zodat het zich op slechts één enkele basis zou richten. De bewerkingstool was in staat om de atomen in een A te herschikken, zodat het in plaats daarvan op een G leek, waardoor cellen werden misleid om de andere DNA-streng te fixeren om de omschakeling te voltooien. Als resultaat werd een A-T-basenpaar een G-C-paar. De techniek herschrijft in wezen fouten in de genetische code in plaats van hele stukken DNA te knippen en te vervangen.
Standaard methoden voor genoombewerking, waaronder het gebruik van CRISPR-Cas9, maken dubbelstrengige breuken in DNA, wat vooral handig is als het doel is om DNA-basen in te voegen of te verwijderen, zei Liu dinsdag tijdens een telefonische vergadering met journalisten. Maar als het doel is om eenvoudig een puntmutatie te repareren, biedt basisbewerking een efficiëntere en schonere oplossing.
Liu zei dat basisbewerking niet bedoeld is als vervanging voor traditionele genbewerking met CRISPR, maar eerder als een andere optie om het genoom te veranderen in een poging de ziekte te corrigeren. Als CRISPR verwant is aan een schaar, lijkt het bewerken van de basis meer op een potlood, zei hij.
Eerder hadden onderzoekers basiseditors gemaakt die in staat waren om het tegenovergestelde soort ruil te maken: een G in een A veranderen. Vervangingen van een G door een A in bepaalde delen van het DNA vertegenwoordigen ongeveer 15 procent van de ziektegerelateerde puntmutaties. In september meldden Chinese onderzoekers dat ze een van deze bewerkingstools in een embryo hadden gebruikt om de genetische mutatie te verwijderen die bloedarmoede veroorzaakt.
Liu en zijn collega's werkten in cellen van patiënten en gebruikten hun basisbewerkingstool om een puntmutatie te corrigeren die erfelijke hemochromatose veroorzaakt, een aandoening die ervoor zorgt dat het lichaam te veel ijzer uit voedsel opneemt. Dit overtollige ijzer kan zich in de loop van de tijd ophopen en leverkanker en andere leveraandoeningen, diabetes, hartaandoeningen of gewrichtsaandoeningen veroorzaken.
Liu en zijn team gebruikten ook de basiseditor in menselijke cellen om een mutatie te induceren die sikkelcelanemie onderdrukt. In beide onderzoeken ontdekten ze vrijwel geen off-target effecten, of ongewenste DNA-inserties of -deleties, die een probleem vormen bij de traditionele manier om CRISPR te gebruiken om volledige genen te bewerken.
in het nieuwe Wetenschap studie, Feng Zhang, van het Broad Institute en MIT, gebruikte een vergelijkbare methode voor het bewerken van basen om individuele letters in RNA, de chemische neef van DNA, te targeten. RNA degradeert van nature in het lichaam, dus het bewerken van RNA zou niet resulteren in een permanente verandering in het genoom van een persoon.
Ross Wilson, van het Innovative Genomics Institute van de University of California, Berkeley, zegt dat basisbewerking uiteindelijk een betere manier kan zijn om sommige ziekten te behandelen. Hij zegt dat een enkel basenpaar is als een woord in een alinea tekst. Met conventionele CRISPR-technologie zou u de hele alinea moeten vervangen.
Het is veel DNA om te bewegen, zegt hij. Met basisbewerking kunt u gewoon het enkele woord wijzigen.
Liu zegt dat hij hoopvol is dat base-editing van DNA en RNA kan worden gebruikt als complementaire benaderingen voor een breed scala aan potentiële therapeutische toepassingen.
Zijn laboratorium onderzoekt basisbewerkingen om bloedaandoeningen, neurologische aandoeningen, erfelijke doofheid en erfelijke blindheid op te lossen.