kutatás

Keresünk egy ellenszert a CRISPR-re: lehetséges-e a gének változásainak megváltoztatása?

Amikor a tudósok a Manhattan-projekt mögött,Hirosima és Nagaszaki pusztulásának megismerése, lelkes lelkesedés helyett a komor sajnálat váltotta fel. Mi a forradalom a fizika területén, ami a tömegpusztító fegyverekbe mutálódott, amiből lehetetlen volt megvédeni. Biológiailag a CRISPR hasonló nagyságú romboló erővel rendelkezik. És a tudósok nem akarják, hogy a történelem megismétlődjön.

CRISPR: nukleáris fegyverek a biológia világában

Csak öt évvel a CRISPR megnyitása utánA DARPA Fejlett Védelmi Kutatási Ügynökség kezdeményezte a Safe Gene Programot: hét vezető világ szakértő együttműködése a génszerkesztés területén, amelynek célja a CRISPR elleni antidotumok felkutatása és a gének térben és időben történő szerkesztésének lehetőségeinek javítása.

A lényeg nem az, hogy a nyilvánosságot tápláljaegy erős eszköz félelme; inkább előzetesen látni kell a lehetséges veszélyeket, és megelőző intézkedéseket vagy ellenintézkedéseket kell találnia. Ha a CRISPR a Pandora biológiai doboza, már nyitva van: a klinikákban megkezdődtek a CRISPR vizsgálatok emberekben; A laboratóriumban a technológia génmeghajtókká válik, amelyek elpusztíthatják az egész fajt. A biztonságos gének célja, hogy megtalálják a módot, vagy több módot is, hogy újra be lehessen zárni a dobozt.

A múlt héten megkezdődött a CRISPR antidotum keresésemég aktívabb. A Massachusetts Műszaki Intézet Wroth Intézetének Dr. Amit Choudhary által vezetett csapata, a Safe Genes tagja, egy „átvilágítási” platformot dolgozott ki a több mint 10.000 kis vegyi anyag gyors szitálására, amelyek csökkentik a Cas9 ollót.

A csapat kifinomult több struktúraígéretes jelöltek, hogy tovább fokozzák a CRISPR elleni küzdelem képességét, és két ellenanyag-molekulát hozott létre, amelyek megakadályozzák a Cas9-nek a DNS-célhoz való kötődését és vágását. A Petri-csészék emberi sejtjei során végzett vizsgálatok során a sejtmembránokon áthaladó molekulák több percig megbízhatóan megsemmisítették a CRISPR-aktivitást.

Ezek a gyógyszerek az első jelöltek - és őklehet még toxikusabb, mint a CRISPR, amely a szervezetben üldözték. A kutatóknak az állatokon kell tesztelniük a hatékonyságukat és biztonságukat.

De kicsi gyógyszerek, amelyek ellensúlyozzákA CRISPR, még az első is, bizonyítja, hogy a titán CRISPR leállítható. Az átvilágítási platform segítségével még nagyobb teljesítményű „visszavonási” gombok találhatók: olyan vegyi anyagok, amelyek egy napon lövésekké vagy tablettákká válhatnak, amelyek blokkolják a nem kívánt génszerkesztési tevékenységeket, az orvosi területen vagy akár a biológiai fegyverekben.

„Ezek az eredmények megalapozzák a CRISPR / Cas9 aktivitás pontos kémiai ellenőrzésének alapját, amely az ilyen technológiák biztonságos használatának útját képezi” - mondja Choudhary.

Mi van jelenleg elérhető?

A Choudhury nem az egyetlen a Safe Genes csapatból, aki anti-CRISPR molekulákat keres.

2013-ban a projekt másik tagja, Dr. JosephA Kaliforniai Egyetem Bondi-Denomi, a San Francisco segített megtalálni az első anti-CRISPR gyógyszereket: nagy, ügyetlen fehérjéket, amelyek blokkolják a Cas9 ollót, és nem engedték meg, hogy ismerjék vagy érjék el a DNS molekulákat. Ragyogó ötlete az volt, hogy visszatérjen a CRISPR természetes gyökereihez, mint a vírusokkal szembeni bakteriális immunrendszer.

Magában a CRISPR lehetővé teszi a baktériumok tárolását„A bűnözői fotókártya” - vírusos DNS - a saját genomjában, így amikor a vírus ismét támad, a Cas olló darabokra repítheti a vírust. De a fágok szintén nem hiányoznak. Az evolúciós versenyben olyan géneket fejlesztettek ki, amelyek anti-CRISPR fehérjéket hoznak létre, hogy ellensúlyozzák a baktériumok immunvédelmét.

A fág anti-CRISPR biológiája 2012-benA Bondi-Denomi számos új fehérjét talált, amelyek széles körben gátolják a Cas12a aktivitását - ami alternatívája a Cas9-nek, amely egyre népszerűbb diagnosztikai eszközként. Jennifer Dudna különállóan dolgozik a Kaliforniai Egyetemen, a Berkeley-ben, az egyik első CRISPR felfedezőnél és a projekt egyik tagjaként, a bioinformatikát használta fel egy maroknyi Cas12a gyilkos követésére, amelyek gátolják a humán sejtekben a génszerkesztési aktivitást.

Abban az időben Dudna azt mondta, hogy ezek az eredmények "megteremtik az utat a még több anti-CRISPR felfedezéséhez a mikrobiális világból."

Apró fények

Mégis, az anti-CRISPR fehérjék nem különösebben hasznos kapcsolók a valós világban.

Nehéz fehérjékkel: ezek nagyok és ügyetlenek, így nem tudnak behatolni a sejtekbe és nem haraphatnak a CRISPR mechanizmusaiba. Ezek érzékenyek a hőmérséklet és az emésztés változására, és nem élnek nagyon hosszú ideig a testben. Sokan közülük vonzóvá válnak az immunrendszerünk számára, ami irritáló - ha nem veszélyes - allergiás reakciókat vált ki.

A kis molekulák általában nem rendelkeznek ilyen problémákkal.van. Gyors, olcsó és hatásuk reverzibilis. Szeretné zavarni a CRISPR-t? Csak várjon, amíg a molekulák ki nem mosnak. A hatékony azonban nagyon nehéz megtalálni.

Itt segít a Chowdhury szűrőplatformja.

A nagyteljesítményű rendszer több tucatból álltöbb ezer vegyi anyag, két teszt segítségével, ígéretesnek tűnik. Először figyeli a DNS-szegmenseket, amelyek a neonfényű Cas9-ollóhoz vannak kötve. A DNS-t fluoreszcens "izzókkal" jelöltük, amelyek a Cas9-hez kapcsolt polarizációt változtatják, ugyanúgy, mint a napfényben lévő polarizált szemüveg. Ez lehetővé teszi, hogy a csapat gyorsan nyomon tudja követni, hogy a molekula megszakítja-e a Cas9-et a DNS-hez.

Másodszor, a rendszer automatikusmikroszkópok, amelyek a sejtekben fluoreszcens jeleket keresnek, a Cas9 aktivitása során megszerzett vagy elveszett. Az egyik tanulmányban a tudósok olyan sejteket használtak, amelyek általában zölden ragyogtak, amíg a Cas9 levágja a gént. Egy potenciális CRISPR-gyógyszer lehetővé teszi a sejtek zöld maradását még CRISPR adagjának jelenlétében is.

A folyamat során a tudósok azonosították a molekulátBRD0539, amely nem teszi lehetővé a Cas9-nek a cél DNS-szekvenciához való kötődését. A gyógyszer hatásai teljesen kiszámíthatóak voltak: minél nagyobb az adag, annál erőteljesebben elnyomta a CRISPR aktivitását.

Ezek az eredmények már segítik a mellékhatások csökkentését.a CRISPR terápiás hatásai. A sejtekben az ilyen gyógyszerek dózisa gyorsan csökkentette a Cas9-be történő vágás képességét, ami viszont csökkentette a HBB - a sarlósejtes vérszegénységben részt vevő gén - véletlen kivágását öt alkalommal.

Nem nehéz elképzelni egy olyan jövőt, amelyben teIgyon egy tablettát a BRD0539-ből - vagy a következő generáció erőteljesebb egyenértékéből -, hogy ideiglenesen csökkentse vagy leállítsa a CRISPR-műveletet, mielőtt a szervezetbe kerül. Kis molekula, a gyógyszer stabil marad a vérben, és könnyen behatol a sejtjeibe, és fékként működik, amikor a CRISPR túl erős.

Szerinted a CRISPR nukleáris bomba lesz a biológia világában? Ossza meg velünk a Telegramban folytatott csevegésben.