Nowa metoda poprawiania genów pozwoli usuwać choroby genetyczne

Precyzyjna zmiana genomu w dowolnym miejscu pozwoli pozbyć się 89 procent znanych nam wad genetycznych - twierdzą naukowcy, pracujący nad rewolucyjną technologią modyfikowania DNA. A to wszystko dzięki sięgnięciu po nowe białko i połączeniu jego możliwości ze znaną już technologią CRISP-Cas9.

Amerykańscy naukowcy z Broad Institute of Harvard University i Massachusetts Institute of Technology opracowali nową, znacznie efektywniejszą i bezpieczniejszą metodę edycji genomu, niż stosowana dotychczas technologia CRISP-Cas9. Tradycyjna metoda, mimo że uznawana za skuteczną, ma jednak kilka wad. Jest bowiem dość nieprecyzyjna. Polega na użyciu enzymu zwanego nukleazą (Cas9), który jest czymś w rodzaju nożyczek molekularnych tnących obie nici DNA. W trakcie tych manipulacji zdarza się, że przypadkowo zostaje wprowadzony błędny fragment kodu genetycznego lub usunięty jakiś jego element. Taka zmiana określana jest mianem indel. Jest to termin stosowany w biologii molekularnej, określający insercję (wstawienie krótkiej sekwencji DNA) lub delecję (utrata fragmentu DNA) w bazowym genomie organizmu. Większość mutacji nie da się naprawić bez takich niepożądanych ubocznych efektów genetycznych.

Trzy lata temu zespół pod kierunkiem Davida Liu z Broad Institute opracował inną metodę, zwaną edycją podstawową, która pozwala na precyzyjne edytowanie pojedynczych liter DNA bez przecinania obu nici. Ta technika miała jednak swoje ograniczenia. Teraz naukowcy opracowali narzędzie, które pozwala uniknąć cięcia podwójnych nici DNA oraz rozszerza możliwości edycji podstawowej.

Nowa metoda edycji genów jest znacznie bardziej precyzyjna i pozwala na pojedyncze zmiany w genomie w dowolnym miejscu, bez większych skutków ubocznych. Podstawą tej technologii jest białko określane nazwą odwrotna transkryptaza. Jest to enzym syntetyzujący nić DNA na matrycy RNA. Odkrycie tego enzymu zostało w 1975 uhonorowane nagrodą Nobla. 

Nowy sposób modyfikowania genów nazwano "prime editing" (pierwsza edycja). Bazuje na technologii CRISP, która wykorzystuje enzym Cas9, ale dodaje do tego drugi enzym - odwrotną transkryptazę. Polega na tym, że nową informację genetyczną zapisuje się bezpośrednio w określonym miejscu DNA. Ta zmodyfikowana informacja genetyczna, nazywana pegRNA, określa miejsce docelowe w DNA i służy jako szablon do pożądanej edycji. Najpierw białko Cas9 wycina fragment jednej nici DNA, a następnie enzym odwrotnej transkryptazy bezpośrednio kopiuje zakodowaną informację genetyczną, zawartą w pegRNA, w nowej nici DNA.

To oznacza, że możliwe są teraz całkowicie nowe rodzaje modyfikacji genetycznych. Naukowcom udało się już skorygować wadliwe geny powodujące anemię sierpowatą, a także chorobę Tay Sachsa, bez całkowitego cięcia obu nici DNA i związanych z tym niebezpieczeństw.

Do tej pory naukowcy przeprowadzili ponad 175 udanych edycji genów w komórkach ludzkich i mysich. "Pierwsza edycja" przyniosła znacznie mniej skutków ubocznych niż klasyczna metoda CRISP-Cas9. A to dopiero początek eksperymentów - mówią naukowcy. "Co prawda, jest jeszcze wiele do zrobienia, ale już teraz można powiedzieć, że to rewolucja" - stwierdziła jedna z recenzentek dr Brittany Adamson z Princeton University. Nowa technologia edytowania genomu umożliwi skorygowanie około 89 procent poznanych dotychczas wad genetycznych - podkreślają naukowcy.

Nowa procedura modyfikacji genów została opisana na łamach czasopisma Nature.

Źródło: ScienceAlert

Więcej o: