Oamenii de știință din SUA au dezvoltat un nou sistem puternic de editare a genomului, care ar putea oferi o precizie şi o eficienţă semnificativ mai mare decât actualul standard CRISP.
Deşi, CRISP-Cas9 este o tehnologie medicală revoluționară ce a pus bazele moderne pentru editarea codului genetic — inclusiv a variațiilor legate de boală — de mult timp au existat îngrijorări cu privire la potențialul său de precizie.
Vedeţi şi: Oamenii de ştiinţă au reuşit să elimine virusul imunodeficienţei (HIV) din celulă
Mai exact, pe mulţi îi îngrijorează faptul că editarea CRISP-Cas9 are potenţialul de a introduce erori sub formă de inserții şi ștergeri necontrolate în codul genetic, numite indel-e (en).
Cercetătorii spun că noul sistem, denumit de către inventatorii săi de la Institutul Broad al MIT şi Universităţii Harvard, „editare primă” (prime editing), ar putea aduce schimbări esențiale în domeniu datorită unei noi proteine ce face posibilă realizarea de modificări genetice de înaltă precizie.
Vedeţi şi: A fost creat primul organism viu din lume cu ADN-ul complet reproiectat
„O aspiraţie majoră a ştiinţelor moleculare este abilitatea de a face cu precizie orice modificare, în orice locaţie a genomului”, spune biologul-genom David Liu (en) de la Broad Institute.
„Noi nu cunoaştem o altă tehnologie de editare în celule mamifere ce oferă acest nivel de flexibilitate şi precizie cu aşa puţine produse secundare”.
În baza noii metode de editare primă stă o enzimă numită transcriptază inversă (en).
Sistemul CRISPR, de asemenea, folosește o enzimă — Cas9 (en) — pentru a tăia catenele ADN-ului, în aşa fel încât să fie posibilă introducerea codului genetic alternativ.
O realizare din 2017 (en), condusă de laboratorul lui Liu, a sporit considerabil precizia sistemului, făcând posibilă schimbarea unei singure litere în perechile de bază a ADN-ului, în loc de a înlocui simultan porțiuni întregi de cod.
Acum, datorită transcriptazei inverse, ce este utilizată împreună cu Cas9 la editarea primă, redactarea genomică a fost actualizată din nou.
În editarea primă (en), un ghid ARN, numit pegARN, conduce o formă modificată a enzimei Cas9 pentru a tăia doar o singură catenă de ADN (prevenind rupturile cu două catene ce pot induce perturbări nedorite).
După care, enzima transcriptază inversă copie direct informațiile genetice editate conținute în pegARN pe locul genomic vizat.
Puteţi vedea o explicație mai detailată în infografia de mai jos:
„Flexibilitatea editării prime a devenit repede aparentă pe măsură ce noi dezvoltam această tehnologie”, explică biologul chimic Andrew Anzalone (en).
„Faptul că noi puteam direct copia noi informații genetice într-un loc anume a fost o revelație.
Am fost entuziasmaţi”.
Flexibilitatea înseamnă că, pentru prima dată, cercetătorii pot schimba în mod eficient o „literă” de ADN cu alta — printre substanțele chimice de adenină (A), citozină (C), guanină (G) şi timină (T) — în toate cele 12 moduri posibile.
Vedeţi şi: Oamenii de ştiinţă au confirmat o nouă structură a ADN-ului în celulele umane
Aceasta este o îmbunătățire semnificativă a ceea la ce era capabil editorul de bază (base editor) în 2017 (en), ceea ce înseamnă că acum sunt posibile tipuri complet noi de modificări genetice în bolile umane, comparativ cu ceea ce se putea face anterior.
„Cu editarea primă, noi putem acum să corectăm direct mutația anemiei celulelor-seceră înapoi la secvența normală şi să eliminăm cele patru baze ADN suplimentare ce provoacă boala Tay Sachs, fără să tăiem ADN-ul în întregime sau să avem nevoie de şabloane ADN”, explică Liu (en).
În noua lucrare, echipa prezintă detaliile procedurilor din testele de laborator.
În rezultat, cele 175 de editări de celule umane şi ale șoarecilor, au produs mai puţine produse secundare nedorite şi au introdus cantități mai mici de editări imprecise (în afara ţintei) decât ar fi creat abordarea Cas9.
Aceasta este o realizare majoră, dar în special având în vedere ritmul rapid în care evoluează aceste tehnologii, cercetătorii țin să sublinieze că suntem încă la începutul testării sistemului, ce are ca scop de a afla capacitățile lui în mediul laboratorului.
„Este necesară o cercetare mai mare suplimentară pentru a înțelege şi a îmbunătăţi editarea primă pe o gamă mai largă de tipuri de celule şi organisme, cu scopul de a evalua editarea imprecisă într-o manieră genomică mai largă şi pentru a caracteriza în continuare măsura în care editorii primi ar putea afecta celulele”, scriu autorii în lucrarea lor (en).
Cu toate acestea, este clar că aici pot exista o număr mare de oportunități în ceea ce privește lărgirea posibilităților teoretice şi practice a editării genomului.
Cercetătorii susțin că, în principiu, extinderea tehnicii ar putea fi aplicată pe 89 la sută din variantele genetice patogene cunoscute.
Oportunităţile comerciale sunt, de asemenea, potențial masive.
În timp ce cercetătorii vor acorda altor cercetători o licență non-comercială pentru a explora abordarea, aplicația comercială a sistemului în curs de brevetare, ar putea fi mai mult decât considerabilă pentru inventatorii săi.
„Este abia la o perioadă incipientă, dar rezultatele preliminare arată fantastic”, a declarat pentru Nature cercetătorul în genetică, Brittany Adamson, de la Universitatea Princeton, ce nu a fost implicat în studiu.
Rezultatele au fost relatate în Nature.
Lasă un răspuns