U.Ва.Новый подход определяет способы помочь предотвратить потенциально опасные «нецелевые» эффекты популярной новой системы редактирования генов, позволяя ученым улучшать свои результаты.
Исследователи из Медицинской школы Университета Вирджинии разработали способ обнаружения непреднамеренных побочных эффектов манипулирования генами с помощью революционно новой системы, которая захватывает научный мир штурмом.
Система нацеливания на гены, называемая CRISPR, позволяет редактировать генетическую информацию в специально нацеленных участках генома. U.Ва.Новый подход показывает, что система может связываться с непредусмотренными сайтами и вызывать генные мутации в некоторых из этих сайтов – мутации, которые могут иметь серьезные последствия для исследований и усилий по разработке медицинских методов лечения.
U.Ва.новый подход, однако, также определяет способы помочь предотвратить потенциально опасные "мимо" эффекты, позволяющие ученым улучшить свои результаты с помощью этой важной новой системы редактирования генов.
Генные мутации и как их избежать
По словам У.Ва.Мажар Адли, кафедра биохимии и молекулярной генетики.
"Мы знаем, что генетические мутации являются признаком болезни. Вся цель состоит в том, чтобы изменить эти очевидные генетические мутации – пойти и исправить эти мутации," он сказал. "Мы хотим изменить эту информацию только в целевом пространстве, в целевом локусе. Если вы измените любую другую информацию, в основном вы вносите мутации, которые вам не нужны. Вы исправляете один ген и потенциально можете вносить мутации в 10 других генов и, возможно, во многие другие места в геноме."
CRISPR: «Святой Грааль исследований»
Новое исследование Адли проливает свет на потенциальные нецелевые эффекты системы редактирования генов CRISPR / Cas9. Система оказалась чрезвычайно популярной, поскольку позволяет ученым манипулировать определенными участками генома живых млекопитающих, что делает ее инструментом огромной важности для научных исследований. Он был принят быстро и широко, в том числе для работы с клетками человека, потому что он сравнительно прост и потому, что многие лаборатории имеют ресурсы для его использования.
"Вы можете в основном нацеливаться на любую область генома в живых клетках и изменять генетическую информацию, что было святым Граалем исследований в течение последних нескольких десятилетий," Адли сказал. "В сущности, мечтой было изменить генетическую информацию в живых клетках."
U.Ва.Новое исследование помогает объяснить механизм, лежащий в основе системы CRISPR, и почему он уязвим для мутаций нецелевых генов.
"Мы не только обнаружили, где он связывается в геноме, мы также исследовали, почему он попадает в эти области в геноме," Адли сказал. "Путем анализа конкретных последовательностей, лежащих в основе этих нецелевых, мы также выяснили детерминанты – почему он попадает в целевые, а также в эти нецелевые области – и наши исследования показывают, что это происходит из-за некоторого сходства последовательности с исходной. целевые регионы.
"Таким образом, наши результаты помогут улучшить специфику системы, чтобы мы могли свести к минимуму нецелевые."
Основные последствия мутации
Работа Адли также показала, что встречающаяся в природе форма ключевого фермента, используемого в системе CRISPR, вносит гораздо больше мутаций, чем измененная форма этого фермента, которая используется реже. Первый обрезает обе нити ДНК во время редактирования гена, позволяя возникать мутации, а второй отрезает только одну нить, позволяя клеткам восстанавливать повреждение без внесения мутаций.
"К сожалению, с формой дикого типа [встречающейся в природе] гораздо легче справиться. Все в поле используют дикий тип," он сказал. "Теперь с этой статьей и с выходом дополнительных статей им придется прекратить использовать форму фермента дикого типа. Они должны использовать [измененную форму], чтобы преодолевать нецелевые. Он намного лучше, а нецелевые очень опасны."
Опубликовано в Интернете
Результаты были опубликованы в журнале Nature Biotechnology в Интернете и будут опубликованы в следующем печатном издании. Статья написана У.Ва.Джем Куску и Севки Арслан, разделяющие признательность ведущих авторов; Ритамбхара Сингх; Джереми Торп; и Адли.