Harvard, MIT Membuat Alat Penyuntingan Semula CRISPR yang Dikritik yang Lebih Berkuasa

Kemajuan terkini dalam pengeditan DNA berpotensi untuk merawat pelbagai penyakit manusia yang lebih luas berbanding sebelum ini. Tetapi saintis masih perlu menyelesaikan masalah untuk membuat perubahan dalam semua sel badan yang memerlukannya.

Sekarang, sekumpulan penyelidik dari Institut Luas di Harvard University dan Massachusetts Institute of Technology (MIT) mengenal pasti enzim yang lebih kecil yang akan memudahkan jentera penyuntingan gen terus ke sel-sel di dalam badan.

advertisementAdvertisement

Sistem pengeditan genom canggih ini - yang dikenali sebagai CRISPR - sudah digunakan untuk membuat perubahan tepat pada DNA haiwan makmal.

Penyelidik berharap untuk akhirnya menyasarkan penyakit manusia dengan kaedah ini. Dengan melumpuhkan atau mengubah gen dalam sel-sel manusia, para saintis mungkin dapat merawat penyakit-penyakit dari fibrosis sista ke penyakit jantung dan diabetes.

Dalam kes penyakit, saintis boleh mengeluarkan sel stem dari darah dan mengubahnya menggunakan CRISPR. Mereka kemudian akan mengembalikan sel-sel yang diubah kepada badan pesakit.

Iklan

Namun, untuk penyakit lain, para saintis perlu menggunakan virus yang cacat untuk menyampaikan seluruh sistem CRISPR ke sel. Pakej ini mesti termasuk enzim bakteria - yang dikenali sebagai Cas9 - yang membuat potongan dalam DNA dan sekeping RNA yang membimbing enzim ke lokasi yang betul.

Suntikan Tunggal Boleh Menurunkan Kolesterol Secara Merah, Risiko Serangan Jantung »

IklanAdvertisement

Saintis Menyelesaikan Masalah Penghantaran

Salah satu kenderaan penghantaran yang paling menjanjikan, atau vektor, untuk menghantar CRISPR Orang adalah virus adeno-associated (AAV). Vektor ini tidak diketahui menyebabkan penyakit manusia dan telah diluluskan di Eropah untuk digunakan dalam ujian klinikal.

Namun, AAV mempunyai keupayaan kargo yang terhad. Ini menjadikannya sukar untuk membungkus semua kepingan yang diperlukan untuk menyunting genom.

Satu penyelesaian adalah untuk mencari vektor yang boleh membawa lebih banyak. Tetapi AAV sudah mempunyai rekod prestasi terbukti. Sebaliknya, penyelidik dari Institut Luas menyasarkan untuk mencari enzim Cas9 yang lebih kecil, yang mana lebih sesuai dengan AAV.

Ini melibatkan menyaring enzim 600 atau lebih Cas9 dari pelbagai bakteria. Penyelidik menyempitkan senarai ini ke enam calon yang berpotensi.

"Untungnya, salah satu daripada protein Cas9 yang lebih kecil ini ternyata sesuai untuk pembangunan metodologi yang dijelaskan dalam karya ini," kata Eugene Koonin, seorang penyiasat kanan dengan Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi dan penulis yang menyumbang kajian, dalam siaran akhbar. Enzim Cas9 yang dibentangkan di dalam kertas, yang diterbitkan hari ini di Alam, berasal dari bakteria

Staphylococcus aureus

, yang boleh menyebabkan jangkitan staph pada manusia.Ia adalah 25 peratus lebih kecil daripada yang digunakan sekarang dengan CRISPR, iaitu dari Streptococcus pyogenes. Para Ilmuwan Boleh Sekarang Mengedit Genom Manusia, Satu Surat pada satu Masa » Enzim Kecil Efektif dalam Mengedit Gene

Dengan masalah pembungkusan diselesaikan, para penyelidik menyatakan untuk menguji sama ada enzim Cas9 yang lebih kecil berfungsi serta versi semasa.

Iklan

Mereka melihat bilangan potongan yang tidak diingini, atau kesilapan yang dibuat oleh Cas9 ke kawasan DNA yang lain. Dalam hal ini, Cas9 yang lebih kecil adalah tepat seperti enzim dari

S. pyogenes

. Cas9 baru ini menyediakan perancah untuk … membantu kami membuat model penyakit yang lebih baik, mengenal pasti mekanisme, dan membangunkan rawatan baru. Feng Zhang, Institut Teknologi Massachusetts Seterusnya, penyelidik meletakkan Cas9 yang lebih kecil untuk berfungsi dengan rawatan yang berpotensi untuk penyakit jantung. Penyelidik menyuntik sistem penyampaian AAV - dengan Cas9 yang lebih kecil di belakang - ke dalam tikus-tikus tikus.

AdvertisementAdvertisement

Target untuk Cas9 adalah gen yang dipanggil PCSK9 yang dikaitkan dengan kolesterol tinggi dan penyakit jantung. Sebaik sahaja dihantar, Cas9 membuat potongan kepada gen tersebut, dengan berkesan mematikannya.

Seminggu selepas rawatan, tahap kolesterol dalam tikus menurun. Kesan ini berlangsung sehingga satu bulan.

Teknologi ini jauh dari merawat penyakit pada manusia. Seperti teknik penyuntingan gen yang menjanjikan, CRISPR mungkin mengalami kemunduran di sepanjang jalan.

Iklan

Tetapi kejayaan penyelidik menambah alat yang tersedia untuk mengedit gen orang.

AdvertisementAdvertisement

Genomics versus Genetics: Take a Closer Look»

Mengedit DNA Faces Huruf Etika CRISPR juga menghadapi cabaran lain sebelum ia dapat digunakan secara meluas untuk merawat penyakit manusia.

Salah satu keselamatannya. CRISPR lebih pantas dan lebih mudah digunakan daripada teknik pengeditan gen lain. Tetapi itu tidak bermakna ia lebih tepat. Pemotongan luar sasaran ke DNA boleh berlaku apabila urutan serupa tetapi tidak sama dengan panduan RNA. Ini mungkin tidak diingini - dan berpotensi mematikan - akibat kesihatan.

Sifat yang tepat dari teknik pengeditan gen juga telah menimbulkan persoalan etika. Teknik ini boleh digunakan untuk menyembuhkan penyakit, tetapi ia juga boleh digunakan untuk meningkatkan kualiti seperti kecerdasan atau penampilan fizikal dalam apa yang dipanggil "bayi berjenama. "

Sesetengah perubahan ini boleh dibuat kepada germanium manusia - sperma, telur, dan embrio - supaya mereka akan diserahkan kepada generasi akan datang.

Secara peribadi saya rasa kita tidak cukup pintar … berasa selesa tentang akibat perubahan keturunan, walaupun dalam satu individu.Dr David Baltimore, Institut Teknologi California

Sebagai tindak balas terhadap ancaman ini, sekumpulan ahli biologi - termasuk pencipta pendekatan CRISPR - telah meminta pengharaman seluruh dunia tentang penggunaan teknik ini pada manusia dalam apa-apa cara yang boleh diturunkan kepada anak-anak.

Moratorium ini akan memberi saintis, etika, dan orang ramai untuk mengkaji kesan potensi kaedah ini.

"Kami bimbang tentang orang yang membuat perubahan tanpa pengetahuan tentang perubahan yang berlaku dalam istilah genom keseluruhan," kata Dr David Baltimore, ahli kumpulan itu, kepada New York Times. "Secara peribadi saya rasa kita tidak cukup pintar - dan tidak akan lama sekali - berasa selesa tentang akibat perubahan keturunan, walaupun dalam satu individu. "

Perancang Bayi Boleh Tepat Di Sekeliling»