روش جدید برای ویرایش سلول ‘نیروگاه’ DNA می تواند کمک به مطالعه انواع بیماری های ژنتیکی

جدید ابزار ویرایش ژنوم را به ارمغان می آورد با هم دو نیمه از یک سم باکتریایی (زرد) در نقاط هدف در DNA دو مارپیچ برای رفع جهش.

آنجلا گائو

در یک بیولوژیکی و شتم شمشیر به plowshares محققان تبدیل یک سم باکتریایی به یک ابزار ویرایش ژنوم که برای اولین بار می توانید دقیق تغییرات DNA در میتوکندری سلول نیروگاه. این ابزار که مشغول به کار در آزمایشگاه آزمایش با سلول های انسانی می تواند باز کردن درب به مطالعات جدید—و یک روز درمان برای—ده ها تن از سخت به درمان بیماری های ناشی از جهش در DNA میتوکندری (mtDNA). این شرایط نادر که شامل Leber ارثی نوروپاتی نوری و کشنده نوزادی کاردیومیوپاتی جمعی تاثیر می گذارد حدود یک در 4000 نفر است. تا به حال تحقیقات بر روی این بیماری شده است مانع در بخشی به دلیل وجود دارد هیچ راهی برای بازتولید جهش در گونه های موش.

جدید DNA ویرایشگر “کاملا نوآورانه و پیشرو می گوید:” یوسف Hacia یک متخصص ژنتیک پزشکی در دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است. “آن را بسیار محتمل است که آن را در موش و من امیدوار هستم که از آن خواهد شد که پیامدهای درمانی پایین خط.”

هزاران نفر از میتوکندری که به احتمال زیاد تکامل یافته از باکتری ها وجود دارد در بسیاری از هر سلول انسان و هر یک از خود دارای ژن. محققان ساخته اند پیشرفت کمی تصحیح نقص های ژنتیکی است که منجر به بیماری های میتوکندری که بسیاری از آنها ناشی از “نقطه جهش.” در چنین جهش های DNA تک پایه—adenine, cytosine, thymine یا گوانین—جایگزین است که مختل یک پروتئین مورد نیاز و یا در غیر این صورت باعث اختلال در نیروگاه. یک مشکل این است که یک جزء کلیدی از معروف ترین ژنوم ویرایشگر CRISPR است بیش از حد بزرگ برای ورود به میتوکندری. و دیگر ژنوم ویراستاران است که می تواند رسیدن به mtDNA ندارد ظرافت به درست نقطه جهش.

برای ایجاد ابزار جدید که ترکیبی از ویژگی های CRISPR و یک تکنولوژی به نام رونویسی فعال مانند effectors (قصه) سه تیم پیوستند. “بخشی از چه چیزی ساخته شده است پروژه بسیار سرگرم کننده که در کار و در نهایت موفق این واقعیت است که سه آزمایشگاه گرد هم آمدند ارگانیک به این دلیل که علم به رهبری آمریکا به یکدیگر می گوید:” دیوید لیو شیمیدان گسترده موسسه و آخرین نویسنده یک مقاله است که به توصیف کار در طبیعت امروز.

اولین گام به سوی این همکاری بود پیدا کردن توسط Marco de Moraes, یک postdoc کار در دانشگاه واشنگتن سیاتل آزمایشگاه های اجرا شده توسط میکروبیولوژیست یوسف Mougous. تیم مطالعات چگونه باکتری ها ترشح سموم برای کشتن باکتری که منابع کمیاب است. در سال 2018 de Moraes تصادفا در یک سم باکتریایی کمک می کند که تسریع تبدیل cytosine به uracil. (این پایه طبیعی است در RNA اما در DNA آن به طور طبیعی تبدیل به thymine.) بیشتر چه, سم ایجاد این جهش در هر دو رشته DNA دو مارپیچ که تا به حال نه قبل از دیده شده است.

Mougous که نمی دانم Liu فرستاده او بپرسید که آیا او علاقه مند به همکاری به دلیل لیو آزمایشگاه قبلا توسعه یافته cytosine و adenine پایه ویراستاران است که با استفاده از یک شبیه تسریع عامل—آنزیم شناخته شده به عنوان یک دآميناز—همراه با دو مولفه از تکنولوژی CRISPR. این deaminases تنها کار بر روی تک رشته DNA است. به CRISPR اواز یا موسیقی دو نفری شامل یک رشته RNA کمک می کند که جدا کردن این دو مارپیچ و شاتل به دآميناز به اهداف دقیق در تک رشته. اما این راهنمای RNA (gRNA) نمی تواند وارد میتوکندری.

Mougous می گوید دو گروه به رسمیت شناخته شده از ابتدا که این پایگاه جدید ویرایشگر هیچ مزیت آشکار بیش از آنهایی که لیو تیم تا به حال توسعه یافته است. “که ما تحت فشار قرار دادند به دنبال آن تو رفتگی در دیوار” او می گوید که ثابت شد تغییر mtDNA. Vamsi Mootha گسترده موسسه متخصص در اختلال در میتوکندری نیز پیوست این همکاری است. “من شده است در این زمینه برای 25 سال است و این اولین بار است که ما قادر به [دستکاری سلول های] و این چند روز بعد از آن شما باید ویرایش به DNA میتوکندری است.”

داستان و روي-finger nucleases یکی دیگر از ژنوم ویرایشگر است که predates CRISPR می تواند هر دو شدید دو رشته DNA میتوکندری از بین بردن آنها. که protentional برای درمان برخی از بیماری های میتوکندری, اما آن را نمی تواند صحیح mtDNA نقطه جهش. به یک ابزار تصفیه شده بیشتر بورلی Mok یک دانشجوی کارشناسی ارشد در لیو آزمایشگاه متصل سم مشتق دآميناز از Mougous آزمایشگاه به یک داستان یک پروتئین است که می تواند وارد میتوکندری و مانند gRNA منجر به پیچیده به هدف.

چون دآميناز سمی است به میتوکندری محققان تقسیم آن به دو نیمه که با هم تنها در mtDNA هدف است. “ما تا به حال به جانور اهلی” لیو می گوید. در آزمایش با سلول های انسان تبدیل cytosine به thymine رخ داده است تا 50 درصد از زمان همکاری گزارش امروز را در طبیعت است. از همه مهمتر آنها را پیدا کنید تعداد قابل توجهی از “خارج از هدف” ویرایش, که به طور بالقوه می تواند آسیب جدی.

Michio هیرانو که مطالعات بیماری های میتوکندری در دانشگاه کلمبیا شد و درگیر با این کار می گوید: این یک “بسیار باهوش” استراتژی است که “آدرس یک جام مقدس در میتوکندری زمینه است.”

در بالای در تلاش برای ایجاد سلول و مدل های ماوس انسان و بیماری های میتوکندری محققان را به دنبال سایر باکتری deaminases که می توانید تغییر دهید و دو رشته DNA است. آنها همچنین امید به بهبود و ویرایش بهره وری و کاهش خارج از هدف ویرایشهای طوری که mtDNA پایه ویرایش در نهایت می تواند آزمایش می شود در انسان است. “ما می دانیم که این یک راه طولانی برای دریافت وجود دارد” لیو می گوید. “من امیدوار هستم که انرژی و ابتکار در این زمینه را در این ابزار و در ادامه به بهبود آنها در حال حاضر که ما نقشه.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.de