Jacob Hoover
0 
2549
98
Ca un ninja molecular, instrumentul de editare a genomului CRISPR-Cas9 se tranșează prin segmente ultraspecifice de ADN pentru a tăia biți nedoriti de cod genetic. Este o metodă precisă și promițătoare de editare genetică, care este folosită pe scară largă în cercetarea științifică. Și oamenii de știință speră că ar putea fi folosit într-o zi pentru a elimina selectiv genele care duc la probleme medicale precum HIV, bolile cu celule secera și cancerul.
Din nefericire, un nou studiu publicat astăzi (16 iulie) în revista Nature Biotechnology sugerează că această zi poate fi mai departe decât se aștepta - și că sabia celulară a CRISPR poate duce la daune mult mai mult decât s-a crezut anterior..
În timp ce folosea CRISPR pentru a edita ADN-ul atât la celulele mouse-ului, cât și la cel uman, autorii studiului au descoperit că bucăți uriașe de ADN au fost șters neintenționat, rearanjate și mutate altfel atât de grav încât celulele au pierdut funcția în aproximativ 15 la sută din cazuri..
Studiul oferă cea mai sistematică și severă calculare a potențialului prejudiciu genetic cauzat de manipularea CRISPR până în prezent, a declarat autorul studiului Allan Bradley, lider de grup senior și director emerit la Wellcome Sanger Institute din Anglia. Și rezultatele pot fi motivul pentru a regândi utilizarea tehnologiei în setări clinice până când se pot face cercetări suplimentare, a spus el.
"CRISPR nu este la fel de sigur pe cât am crezut", a spus Bradley. Procesul de reparare a ADN-ului nu este 100% nepriceput și pot fi probleme care trebuie examinate în continuare.
Cracarea codului (deschis)
Când imaginezi ADN, te gândești probabil la o dublă helix - o secvență de litere răsucite, asemănătoare scării, care poartă informațiile tale genetice. Fiecare treaptă a scării este formată din două nucleotide legate (molecule organice minuscule) cunoscute sub numele de pereche de baze. Genomul tău complet conține aproximativ 3 miliarde de aceste perechi de baze, împărțite în 23 de perechi de cromozomi care sunt prezente în fiecare celulă a corpului tău.
Ordinea precisă a acestor perechi de baze alcătuiește codul tău genetic unic. Mutațiile din acest cod - să zicem, dacă o pereche de baze lipsește sau cu susul în jos - poate determina diverse gene să-și piardă funcția, ducând uneori la tulburări genetice precum fibroza chistică, hemofilia și multe tipuri de cancer.
CRISPR a fost conceput pentru a elimina defectele genetice ultraspecifice ca acestea prin tăierea prin secvențe țintite de ADN cu o enzimă asemănătoare cu bisturiul numită Cas9. După ce Cas9 a scos ADN-ul în locul indicat, acel segment de ADN începe să se repare în mod natural. Prin această metodă, genele cu probleme pot fi îndepărtate rapid și, uneori, secvențe genetice personalizate pot fi adăugate chiar și la locul de rupere înainte ca ADN-ul să se închidă din nou..
Studiile anterioare ale CRISPR nu au arătat multe mutații genetice neprevăzute cauzate de această acțiune precisă de tranșare, dar aceste studii pot să nu arate destul de greu, a spus Bradley.
"Consecințele [mutațiilor induse de CRISPR] pot fi literalmente milioane de perechi de baze distanță de locul de pauză", a spus Bradley.
În noul lor studiu, Bradley și colegii săi au folosit CRISPR pentru a edita o serie de celule stem derivate de șoarece, apoi s-au uitat sistematic la perechile de baze ADN ale celulelor, deplasându-se mai departe și mai departe de locul tăiat. Prin această abordare meticuloasă, cercetătorii au descoperit că aproximativ 15% din celulele studiate au fost mutate atât de mult încât și-au pierdut funcția.
„În forma cea mai simplă, aceste mutații sunt ștergeri de cantități mari de ADN”, a spus Bradley (în unele cazuri, mii de perechi de baze ADN au dispărut după ce au fost manipulate de CRISPR). „Dar există și versiuni mult mai complexe.”
De exemplu, a spus Bradley, echipa a detectat cazuri în care secvențe de cod genetic au fost „zdruncinate” sau introduse în catenă înapoi. În unele cazuri, secvențe lungi de ADN care ar fi trebuit să fie la distanță de mii de perechi de baze au fost cusute în mod inadecvat în locul tăiat CRISPR. În alte cazuri, secvențele de cod nicăieri în apropierea locului tăiat - unele situate la milioane de perechi de baze distanță - au fost mutate în mod similar.
După ce a privit multe locații diferite de-a lungul ADN-ului celulelor, echipa a apelat apoi la alte tipuri de celule, inclusiv celule stem derivate de la oameni, crescute în laborator, pentru a vedea dacă modelul de deteriorare a fost repetat. Observațiile lor au rămas consecvente: Aproximativ 15% din celulele manipulate CRISPR au fost mutate neintenționat în mod dramatic.
O tăiere la întâmplare
În cele din urmă, consecințele precise ale acestor mutații sunt greu de estimat, deoarece diferite tipuri de celule folosesc diferite operații pentru a repara ADN-ul lor.
"Deoarece aveți un proces de reparație aleatorie pentru reîncadrarea ADN-ului, cred că este posibil orice este posibil când priviți miliarde de evenimente diferite", a spus Bradley.
Deci, ce înseamnă acest lucru pentru viitoarele cercetări CRISPR? Pentru Bradley, concluziile acestui studiu nu ar trebui să discrediteze CRISPR-Cas9 ca un instrument de cercetare genetică promițătoare, ci ar trebui să-i facă pe oamenii de știință prudenti atunci când se gândesc să utilizeze instrumentul de editare a genelor într-un cadru clinic.
Maria Jasin, cercetător de la Memorial Sloan Kettering Cancer Center, care nu a fost implicat în studiu, a fost de acord. "Acest studiu arată că sunt necesare cercetări suplimentare și teste specifice înainte ca CRISPR-Cas9 să fie utilizat clinic", a spus Jasin într-o declarație.