Harvard, MIT Maak controversiële CRISPR Gene editing tool Krachtiger

Recente ontwikkelingen in het bewerken van DNA hebben de potentie om een ​​groter aantal menselijke ziekten te behandelen dan ooit tevoren. Maar wetenschappers moeten nog steeds het probleem oplossen van het maken van die veranderingen in alle cellen van het lichaam die ze nodig hebben.

Nu heeft een groep onderzoekers van het Broad Institute van Harvard University en het Massachusetts Institute of Technology (MIT) een kleiner enzym geïdentificeerd dat het gemakkelijker maakt om de genbewerkingsmachines rechtstreeks aan cellen in het lichaam te leveren.

advertisementAdvertisement

Dit geavanceerde systeem voor het bewerken van genomen - bekend als CRISPR - wordt al gebruikt om nauwkeurige wijzigingen in het DNA van proefdieren aan te brengen.

Onderzoekers hopen met de methode uiteindelijk menselijke ziekten te kunnen bestrijden. Door genen in menselijke cellen uit te schakelen of aan te passen, kunnen wetenschappers op een dag ziekten behandelen die uiteenlopen van cystische fibrose tot hartaandoeningen en diabetes.

In het geval van sommige ziekten, zouden wetenschappers stamcellen uit het bloed kunnen halen en deze kunnen veranderen met behulp van CRISPR. Ze zouden dan de veranderde cellen terugbrengen naar het lichaam van de patiënt.

Advertentie

Voor andere ziekten moeten wetenschappers echter een uitgeschakeld virus gebruiken om het volledige CRISPR-systeem aan cellen te leveren. Dit pakket moet een bacterieel enzym bevatten - bekend als Cas9 - dat snijwonden in het DNA en een stukje RNA maakt dat het enzym naar de juiste locatie leidt.

Eenmalige injectie kan het cholesterol- en hartaanvalrisico blijvend verlagen »

Advertentie-advertenties

Wetenschappers lossen een leveringsprobleem

op Een van de meest veelbelovende bezorgingsvehikels, of vectoren, voor het leveren van CRISPR in mensen is het adeno-geassocieerde virus (AAV). Het is niet bekend dat deze vector de ziekte van de mens veroorzaakt en is al goedgekeurd in Europa voor gebruik in klinische studies.

AAV heeft echter een beperkte laadcapaciteit. Dit maakt het moeilijk om alle stukjes te verpakken die nodig zijn voor het bewerken van het genoom.

Een oplossing zou kunnen zijn om een ​​vector te vinden die meer kan dragen. Maar AAV heeft al een bewezen staat van dienst. In plaats daarvan stelden onderzoekers van het Broad Institute hun zinnen op het vinden van een kleiner Cas9-enzym, een enzym dat gemakkelijker in AAV zou passen.

Dit omvatte het zeven van ongeveer 600 Cas9-enzymen van verschillende stammen van bacteriën. Onderzoekers vernauwden deze lijst tot zes potentiële kandidaten.

"Gelukkig bleek een van deze kleinere Cas9-eiwitten geschikt voor de ontwikkeling van de methodologie die in dit artikel wordt beschreven," zei Eugene Koonin, een senior-onderzoeker bij het National Center for Biotechnology Information en een bijdragende auteur van het onderzoek, in een persbericht.

AdvertisementAdvertisement

Het Cas9-enzym dat in de krant wordt gepresenteerd, vandaag in Nature gepubliceerd, is afkomstig van de bacterie Staphylococcus aureus, die stafylokokkeninfecties bij mensen kan veroorzaken.Het is 25 procent kleiner dan dat momenteel wordt gebruikt met CRISPR, dat is van Streptococcus pyogenes.

Wetenschappers kunnen het menselijk genoom nu één voor één bewerken »Kleinere enzymwerking bij genverwerking

Met het probleem met de verpakking opgelost, probeerden de onderzoekers uit te testen of het kleinere enzym Cas9 zo goed werkte als de huidige versie.

Advertentie

Ze keken naar het aantal onbedoelde sneden of fouten gemaakt door Cas9 naar andere delen van het DNA. In dit opzicht was de kleinere Cas9 net zo nauwkeurig als het enzym van

S. pyogenes. Deze nieuwe Cas9 biedt een stellage om … ons te helpen betere ziektemodellen te ontwikkelen, mechanismen te identificeren en nieuwe behandelingen te ontwikkelen. Feng Zhang, Massachusetts Institute of Technology

Vervolgens zetten de onderzoekers de kleinere Cas9 aan het werk voor een mogelijke behandeling voor hartziekten. Onderzoekers injecteerden het AAV-toedieningssysteem - met de kleinere Cas9 op sleeptouw - in de lever van muizen.

AdvertisementAdvertisement

Het doelwit voor Cas9 was een gen dat PCSK9 wordt genoemd en dat is geassocieerd met hoog cholesterol en hartaandoeningen. Eenmaal afgeleverd, maakte Cas9 bezuinigingen op dat gen, waardoor het effectief werd uitgeschakeld.

Een week na de behandeling daalde het cholesterolgehalte in de muizen. Deze effecten duurden maximaal een maand.

Deze technologie is nog ver verwijderd van de behandeling van ziekten bij de mens. Net als andere veelbelovende technieken voor het bewerken van genen, zal CRISPR waarschijnlijk tegenslagen ervaren.

Advertentie

Maar het succes van de onderzoekers draagt ​​bij aan de tools die beschikbaar zijn voor het bewerken van de genen van mensen.

"Onze langetermijndoelstelling is CRISPR als een therapeutisch platform te ontwikkelen," zei de hoofdonderzoeker van het team, Feng Zhang, een lid van het Broad Institute en een onderzoeker aan het McGovern Institute for Brain Research op MIT. "Deze nieuwe Cas9 biedt een steiger om ons Cas9-repertoire uit te breiden en ons te helpen betere ziektemodellen te ontwikkelen, mechanismen te identificeren en nieuwe behandelingen te ontwikkelen. "

AdvertentieAdvertisement

Genomica versus genetica: een nadere blik»

DNA-bewerkingsgezichten Ethische hordes

CRISPR staat ook andere uitdagingen te wachten voordat deze op grote schaal kan worden gebruikt voor de behandeling van ziekten bij de mens.

Een daarvan is de veiligheid ervan. CRISPR is sneller en gemakkelijker te gebruiken dan andere technieken voor het bewerken van genen. Maar dat betekent niet dat het nauwkeuriger is. Snijles buiten het doelwit om DNA kunnen voorkomen wanneer de sequentie vergelijkbaar is maar niet identiek aan het gids-RNA. Dit kan onbedoelde - en mogelijk dodelijke - gevolgen voor de gezondheid hebben.

De precieze aard van de techniek voor het bewerken van genen heeft ook ethische vragen opgeworpen. De techniek kan worden gebruikt om ziekten te genezen, maar het kan ook worden gebruikt om eigenschappen zoals intelligentie of fysieke verschijning te verbeteren bij zogenaamde 'designer babies'. "

Sommige van deze veranderingen kunnen in de humane kiemlijn worden aangebracht - sperma, eieren en embryo's - zodat ze worden doorgegeven aan toekomstige generaties.

Ik denk persoonlijk dat we gewoon niet slim genoeg zijn … om ons comfortabel te voelen over de gevolgen van het veranderen van erfelijkheid, zelfs bij één persoon.Dr. David Baltimore, California Institute of Technology

In reactie op deze dreiging heeft een groep biologen - waaronder de uitvinder van de CRISPR-aanpak - opgeroepen tot een wereldwijd verbod op het gebruik van deze techniek bij mensen op elke manier die zou kunnen worden doorgegeven aan nakomelingen.

Het moratorium zou wetenschappers, ethici en de publieke tijd tijd geven om de potentiële impact van deze methode te bestuderen.

"We maken ons zorgen over mensen die veranderingen aanbrengen zonder te weten wat die veranderingen betekenen voor het totale genoom," vertelde Dr. David Baltimore, een lid van de groep, aan de New York Times. "Persoonlijk denk ik dat we gewoon niet slim genoeg zijn - en dat zal niet zo lang zijn - om ons comfortabel te voelen over de gevolgen van het veranderen van erfelijkheid, zelfs bij één persoon. "

Designer Babies kunnen zich om de hoek bevinden»