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CRISPRに対する解毒剤をお探しですか?それが遺伝子の変化を元に戻すことは可能ですか?

マンハッタン計画の背後にいる科学者たちが広島と長崎の破壊について学んだ、熱狂的な熱意は厳しい残念に置き換えられました。物理学の分野における革命として始まったものは、大量破壊兵器に変化しました - それから、それを守ることは不可能でした。生物学的に言えば、CRISPRは同様の規模の破壊力を有する。そして科学者たちは歴史が再び繰り返されることを望まない。

CRISPR:生物学の世界における核兵器

CRISPRをオープンしてからわずか5年先進国防総省研究機関DARPAは、Safe Gene Programを開始しました。それは、遺伝子編集の分野で世界をリードする7人の専門家の共同作業です。

大事なのは国民を養うことではない強力なツールを恐れる。むしろ、潜在的な危険性を事前に見て、予防策や対策を見つける必要があります。 CRISPRがPandoraの生物学的ボックスである場合、すでにオープンです。ヒトでのCRISPRテストは診療所で始まっています。実験室では、テクノロジーは遺伝子駆動に変わり、種全体を破壊する可能性があります。 Safe Genesの目的は、ボックスを再び攻撃するための方法を見つけることです。

先週、CRISPR解毒剤の検索が始まりましたもっともっと活発。 Safe Genesの一員であるマサチューセッツ工科大学のWroth InstituteのDr. Amit Choudharyが率いるチームは、Cas9はさみの活動を減らす10,000以上の小さな化学物質を素早くふるい分けるための「スクリーニング」プラットフォームを開発しました。

チームはいくつかの構造を改良しましたCRISPRに対抗する能力をさらに高める有望な候補者であり、Cas9がDNA標的に結合してそれを切断するのを妨げる2つの解毒剤分子を作製した。ペトリ皿中のヒト細胞の試験中、分子は細胞膜を通過し、数分間確実にCRISPR活性を破壊した。

これらの薬は一番最初の候補です - そして彼らは体内で迫害されている場合でも、CRISPRよりもさらに毒性が高い場合があります。科学者はそれらの有効性と安全性を評価するために動物でそれらをテストしなければならないでしょう。

しかし反作用する小さい薬CRISPRは、ごく最初のものであっても、チタンのCRISPRを停止できることを証明している。スクリーニングプラットフォームでは、さらに強力な「元に戻す」ボタンが見つかる可能性があります。ある日、医療分野や生物兵器でさえ不要な遺伝子編集作業を妨げるようなショットやピルに変わる可能性のある化学物質です。

「これらの結果は、CRISPR / Cas9活性の正確な化学的制御の基礎を築き、そのような技術を安全に使用するための道を切り開きました」とChoudharyは言います。

現時点ですでに利用可能なものは何ですか?

抗CRISPR分子を探しているSafe GenesチームのメンバーはChoudhuryだけではありません。

2013年、プロジェクトのもう一人のメンバー、ジョセフ博士カリフォルニア大学サンフランシスコ校のBondi-Denomiは、最初の抗CRISPR薬:Cas9はさみを妨げる大きくて不器用なタンパク質を見つけるのを手助けした。彼の素晴らしいアイデアは、ウイルスに対する細菌性免疫防御システムとしてのCRISPRの根源に戻ることでした。

その核となるのは、CRISPRによるバクテリアの保存です。「犯罪者の写真カード」 - ウイルスDNA - は自身のゲノム内にあるため、ウイルスが再び攻撃を受けたときにCasハサミがウイルスをバラバラに引き裂くことができます。しかし、ファージもお見逃しなく。進化論のレースでは、彼らはまた細菌の免疫防御に対抗するために抗CRISPRタンパク質を作り出す遺伝子を開発した。

2012年にファージ抗CRISPRの生物学に目を向ける今年、Bondi-DenomiはCas12aの活性を広く阻害するいくつかの新しいタンパク質を発見しました - Cas9は、診断ツールとして人気が高まっています。カリフォルニア大学バークレー校のJennifer Dudnaは、最初のCRISPR発見者の一人であり、プロジェクトのメンバーでもあり、バイオインフォマティクスを使って、ヒト細胞の遺伝子編集活動を妨げるCas12aキラーを追跡しました。

当時、Dudnaはこれらの結果が「微生物界からさらに多くの抗CRISPRを発見するための道を開く」と述べた。

小さなライト

それでもなお、抗CRISPRタンパク質は、現実の世界では特に有用なスイッチではない。

タンパク質が難しいと: それらは大きくて不器用であるので、それらは細胞に浸透することができず、そしてCRISPRのメカニズムに噛むことができない。彼らは体温や消化の変化に敏感であり、体内でそれほど長くは生きません。それらの多くは私たちの免疫システムにとって魅力的な獲物となり、それは刺激を引き起こすことがあります - 危険ではないにしても - アレルギー反応。

小分子は、原則として、そのような問題を抱えていません。持っているそれらは速く、安く、そしてそれらの効果は可逆的です。 CRISPRと干渉しますか?分子が洗い流されるのを待ちます。しかし効果的なものを見つけるのは非常に困難です。

これはChowdhuryのスクリーニングプラットフォームが役立つところです。

高性能システムは数十をふるいにかける2つのテストを使用して数千の化学物質が有望に見えます。最初に、彼女はネオン灯でCas9はさみに結び付けられるDNAセグメントをモニターします。偏光したガラスが太陽光の中で変化するのと同様に、DNAはCas9に結合すると偏光を変化させる蛍光「電球」で標識されている。これにより、チームは分子がCas9のDNAへのリンクを切断しているかどうかをすばやく追跡できます。

第二に、システムは自動を使用していますCas9の活動の間に獲得されるか、または失われる細胞の蛍光シグナルを捜す顕微鏡。論文の1つでは、科学者たちはCas9が遺伝子を切り取るまでは通常緑色に輝く細胞を使った。潜在的な抗CRISPR薬は、ある用量のCRISPRの存在下でさえ細胞が緑色のままであることを可能にするであろう。

その過程で、科学者たちは分子を同定しましたCas9を標的DNA配列に結合させないBRD0539。薬物の作用は完全に予測可能であり、用量が高ければ高いほど、それはCRISPRの活性をより強く抑制した。

これらの結果はすでに副作用を減らすのに役立ちます。CRISPRの治療効果。細胞内では、そのような薬物の用量はCas9を半分に切断する能力を急速に減少させ、それが次に、鎌状赤血球貧血に関与する遺伝子であるHBBの意図しない切除を5倍減少させた。

あなたの未来を想像するのは難しくありません。BRD0539(または次世代のより強力な同等品)からピルを飲むことができ、体に入る前に一時的にCRISPRアクションを緩和または停止させることができます。小分子であるため、薬物は血液中で安定したままで、細胞に容易に浸透し、CRISPRが強すぎるとブレーキとして機能します。

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