در طول دهه گذشته ژن ابزار ویرایش CRISPR تبدیل شده زیست شناسی و باز امیدوار راههای صحیح مرگبار بیماریهای ارثی. در پاییز گذشته دانشمندان شروع اولین انسان آزمایش های بالینی با استفاده از CRISPR برای مبارزه با بیماری هایی مانند سرطان است. آنها حذف برخی از یک فرد سلول های CRISPR ویرایش DNA و سپس تزریق سلول در جایی که امیدوارم آنها را در درمان این بیماری است.

اما همراه با این وعده احیا کننده personalized medicine, CRISPR نیز می تواند قابل توجه ایمنی محدودیت. CRISPR ممکن است ویرایش در جای مناسب (به اصطلاح off-ژن هدف اثر) یا نه وحشتناکی کارآمد موفق (ویرایش ممکن است تنها زمانی در حدود 10% از زمان برای هر سلول هدف).

این محدودیت ها را نا امید دانشمندان مانند آریزونا دولت دانشگاه David Brafman یک سلول bioengineer. Brafman اولیه امیدوار هستند تا با استفاده از ژن ویرایش در قلب کشف علل مطالعات در آزمایشگاه خود را از بیماری های عصبی مانند آلزایمر است.

“ما در مطالعه بیماری های عصبی مانند آلزایمر و استفاده از سلول های بنیادی برای مطالعه خاص جهش یا عوامل خطر مرتبط با بیماری آلزایمر گفت:” Brafman یک مهندسی پزشکی عضو هیات علمی در ASU را ایرا A. Fulton مدارس فنی و مهندسی است. “ما نه لزوما یک ژن-ابزار ویرایش و توسعه آزمایشگاه, اما ما در حال اجرا به مشکل تولید سلول های بنیادی خطوط با استفاده از سنتی CRISPR-در حال ویرایش بر اساس رویکرد است. به دلایلی که هنوز ناشناخته سلول های بنیادی واقعا مقاوم به این نوع از اصلاح ژنتیکی.”

چراغ سبز به معنی رفتن

در حال حاضر Brafman با استفاده از یک به روز رسانی جدید به CRISPR پایه ویرایش تکنولوژی در اصل توسعه یافته در آزمایشگاه دیوید لیو در دانشگاه هاروارد است بسیار عملکرد بهتری نسبت به قبلی تلاش های بسیار دقیق DNA تک پایه ویرایش با راندمان بالا 90% از انسان سلول های بنیادی است. نتایج منتشر شده در مجله سلول های بنیادی گزارش.

“قبلا با CRISPR آن را فقط به صورت تصادفی حدس می زنم” گفت: Brafman. “و اگر شما در حال چیدن تصادفی در سلول های بنیادی و بهره وری کم است, شما به احتمال زیاد دریافت تنها 10% یا 5% از آنجا که شما هیچ ایده اگر ویرایش شده — همراه نیست شما گفتن.”

Brafman آزمایشگاه توسعه داده است یک درخت جدید روش (مخفف کوتاه به صورت گذرا خبرنگار برای ویرایش غنی سازی یا درخت) که اجازه می دهد تا به صورت فله غنی سازی DNA base-ویرایش سلول جمعیت — -و برای اولین بار با راندمان بالا در انسان سلول های بنیادی خطوط.

“”بسیاری از مطالعات انجام شده در جاودانه سلولی و یا سلول سرطانی است که نسبتا آسان برای ویرایش” گفت: Brafman. “این اولین بار است که به عنوان مثال استفاده از پایگاه ویراستاران در سلول های بنیادی پرتوان است که بسیار ارزشمند همراه جمعیت به لحاظ ژنتیکی تغییر دهید. ما تصور می کنیم این روش پیامدهای مهمی برای استفاده از سلول های بنیادی در زیست شناسی تکاملی, بیماری, مدل سازی, مواد مخدر غربالگری و مهندسی بافت, برنامه”

سال گذشته آنها نشان داده بود که درخت خود را با رویکرد می تواند در سلول انسان اما می خواستم برای فشار بیشتر این تکنولوژی بیشتر برای پیدا کردن یک راه را به سرعت و کارآمد ویرایش سلول های بنیادی خطوط.

بر خلاف CRISPR که کاهش در سراسر هر دو DNA غرفه خود درخت روش تنها باعث می شود یک رشته نیک در DNA است. برای مثال زمانی که یک DNA تک پایه است که با موفقیت ویرایش از C به a T یک پروتئین می دهد یک سیگنال تبدیل از آبی به سبز است.

“در حال حاضر اگر یک تلفن همراه است که به شما گفتن” اگر من سبز درخشان من 90% شانس بودن ویرایش شما در حال رفتن به شانس بهتر شناسایی ویرایش جمعیت” گفت: Brafman. “سپس شما می توانید حذف تمام سلول های هستند که نه ویرایش. ما منزوی تک سلول ها که سبز درخشان و سپس رشد آن تا به کلونال جمعیت است که شما را قادر به گسترش به طور نامحدود.”

هدف آلزایمر

سلول های بنیادی پرتوان ارزش پزشکی احیا کننده چرا که آنها توانایی تبدیل و یا تمایز به هر نوع سلول در بدن انسان است.

Brafman توضیح می دهد که به طور کلی منابع “سلول های بنیادی جنینی که مشتق شده از توده سلولی داخلی از یک لانه بلاستوسیست و پس از آن وجود دارد ناشی از سلول های بنیادی پرتوان که مشتق شده از سلول های سوماتیک مانند پوست یا خون از بیماران است.”

Brafman آزمایشگاه استفاده می کند ناشی از سلول های بنیادی پرتوان برای تحقیقات خود را.

“برای این مطالعه ما با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان از هر دو سالم بیماران و سپس بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر است. برخی از ژن هایی است که ما علاقه مند بودند در تعدیل مربوط به بیماری آلزایمر. اکثر بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر رنج می برند از اواخر سال شروع و یا پراکنده آلزایمر بیماری است.”

به ارائه خود را اثبات مفهوم آنها را هدف قرار ژن APOE که می تواند در سه طعم. یکی از سه گونه ژن به نام APOE4 شده است همراه با خطر بالاتر برای دیر شروع بیماری آلزایمر. برای مطالعه آنها معرفی تک DNA بر اساس ویرایش به ژن APOE.

“همین دلیل است که ما علاقه مند به داشتن این سلول ها گفت:” Brafman. “آنها نماینده ای از سلول های عصبی و سلول های مختلف انواع در سیستم عصبی مرکزی با بیماران مبتلا به این عوامل مختلف است. سپس ما می توانیم درک کنند که چرا یک APOE نوع می تواند افزایش یا کاهش خطر و پس از آن ما می توانید شروع به هدف قرار دادن کسانی که در مسیر هستند که تحت تاثیر قرار است.”

نه تنها می تواند درخت را تنها DNA ویرایش به ژن APOE4 اما بر خلاف CRISPR را بسیار دقیق و اصلاحات به هر دو نسخه از ژن APOE4 که انسان دارای.

“سنتی CRISPR رویکرد این است که شما را برای ویرایش یک بار به یک هتروزيگوت ویرایش و سپس منزوی که کلون, ویرایش, یکی دیگر از هتروزيگوت ویرایش” گفت: Brafman. “بنابراین آن را بسیار ناکارآمد در این راه است. ما در حال تولید هموزيگوت ویرایش در کارایی نزدیک به 90 درصد است. من را دیده اند هر فن آوری های دیگر که می توانید انجام دهید که در سلول های بنیادی پرتوان.”

علاوه بر این درخت نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد به مهندس بحرانی ژن جهش حذفی به سلول های بنیادی خطوط. “اساسی ترین آزمایش شما می توانید انجام دهید اگر یک ژن معانی مهمی در بیماری های توسعه و یا فیزیولوژی است که دست کشیدن از آن گفت:” Brafman. که باز می شود تا یک دسته کامل از سوالات است که ما می توانید آدرس. با استفاده از APOE به عنوان یک مطالعه موردی در حال حاضر ما می تواند دست کشیدن از APOE در این سلول ها اگر شما لازم نیست که APOE در همه. آن است که مفید باشد ؟ مخل? یا هیچ تفاوت؟”

موارد پیچیده

در حالی که بیماری هایی مانند سلول داسی شکل کم خونی یا cystric فیبروز ناشی از تک جهش در DNA برای بسیاری از بیماریها و علل مرگ مانند بیماری قلبی یا فشار خون بالا و پیچیده هستند و شامل چندین ژن. Brafman می خواستم به همچنین آدرس مجتمع علل ریشه ای بیماری آلزایمر.

“به خصوص آن را به عنوان مربوط به بیماری آلزایمر وجود دارد می تواند چندین عوامل خطر است که عمل در کنسرت, بنابراین ما می خواستم یک راه برای معرفی ویرایشهای متعدد به طور همزمان در سلول های بنیادی پرتوان. زیرا در غیر این صورت شما را به این ترتیبی تکراری رویکرد که در آن شما معرفی یک ویرایش منزوی کلونال جمعیت معرفی یکی دیگر از ویرایش ،

آنها با موفقیت نشان داد که درخت می تواند مورد استفاده برای ایجاد جدید بنیادی سلولی است که به طور همزمان ویرایش در چندین ژن مکان. نتایج آنها نشان داد که بیش از 80 درصد از بنیادی کلون شده اند در تمام سه ژن hd و با تمام کلون ویرایش هر دو نسخه ژن.

“ما دریافتیم که اگر شما روش multiplex شما هنوز هم همان کارایی ویرایش به عنوان شما می توانید اگر شما فقط ویرایش یک آلل” گفت: Brafman. “در حال حاضر ما می توانید با استفاده از این سلول ها در شرایط آزمایشگاهی مدل برای مطالعه بیماری ها و صفحه نمایش مواد مخدر.”

Brafman امیدوار است که خود را به ابزارهای جدید را ایجاد هیجان در ژن ویرایش در جامعه و تحریک دیگران به اکتشافات جدید.

“ما می خواهیم به نگه داشتن در حال گسترش است که جعبه ابزار” گفت: Brafman. “ما در حال حاضر بدست سطح بالایی از بهره از دانشمندان دیگر خواهد شد که با استفاده از این برای ایجاد خود را همراه خطوط. که چیز خوبی است.”

بودجه برای این کار ارائه شده توسط موسسه ملی بهداشت (R01GM121698 به دیوید Brafman, R21AG056706 به D. A. B R01GM106081 به W. X.) و آریزونا تحقیقات پزشکی کمیسیون (ADHS16-162401 به D. A. B).

tinyurlis.gdv.gdv.htclck.ruulvis.netshrtco.de