ПРОРЫВ в медицине. 100% НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ!!!

Эндогенное дыхание в лечении различных заболеваний. Вопросы и ответы по конкретным заболеваниям.

Модераторы: сергей., Евгений Вериго

ПРОРЫВ в медицине. 100% НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ!!!

Сообщение сергей. » Пт июн 14, 2019 19:14

Новое открытие исследователей из Колумбийского университета Колледжа врачей и хирургов Vagelos может исправить один из основных недостатков современных инструментов редактирования генов, включая CRISPR, и предложить новый мощный подход для генной инженерии и генной терапии.

Их новая технология, названная INTEGRATE, использует бактериальные прыгающие гены для надежной вставки любой последовательности ДНК в геном без разрезания ДНК. Современные инструменты редактирования генов основаны на разрезании ДНК, но эти сокращения могут привести к ошибкам.

«Современные инструменты похожи на молекулярные ножницы: они режут ДНК, но фактическое редактирование выполняется с помощью собственного механизма восстановления ДНК клетки», - говорит Сэм Штернберг, доктор философии, доцент кафедры биохимии и молекулярной биофизики в Колумбии и старший автор нового исследования. «Вы находитесь в зависимости от клетки, чтобы закончить работу».

Новая технология INTEGRATE, опубликованная сегодня в журнале Nature , функционирует больше как молекулярный клей, чем как молекулярные ножницы.

«Вместо того, чтобы вводить разрывы ДНК и полагаться на клетку, чтобы восстановить разрыв, INTEGRATE напрямую вставляет определенную пользователем последовательность ДНК в точное место в геноме - возможность, которую молекулярные биологи искали десятилетиями», - говорит Штернберг, который недавно завербованный в Колумбию из лаборатории Дженнифер Дудны в Калифорнийском университете в Беркли.

Текущие инструменты привередливы

Редактирование генома клетки с помощью современных инструментов похоже на использование текстового процессора для редактирования огромного документа, но с программным обеспечением, которое имеет собственный разум. Как правило, исследователи хотят внести небольшие изменения в одну конкретную последовательность оснований ДНК, оставив остальную часть генома нетронутой. Лучший современный инструмент, созданный из компонентов одного вида бактериальной системы CRISPR-Cas, разрезает обе цепи молекулы ДНК в определенной последовательности, например, добавляя разрыв абзаца к блоку текста.

Эти разрывы являются только отправной точкой: фактическое «редактирование» выполняется собственным механизмом восстановления ДНК клетки, часто с использованием последовательностей ДНК, предоставленных исследователем, чтобы заполнить пробел.

Опора на ремонтную технику камеры имеет серьезные ограничения. Многие клетки неправильно восстанавливают разрыв ДНК или вносят ошибки в процесс, а другие клетки могут даже не экспрессировать необходимый механизм восстановления, чтобы вставить новые генетические полезные нагрузки. Кроме того, разрывы ДНК вызывают реакцию повреждения ДНК, которая может иметь другие неблагоприятные последствия.

Это затрудняет или делает невозможным редактирование генов в некоторых типах клеток и серьезно ограничивает способность исследователей безопасно вводить точные генетические модификации.

Система INTEGRATE использует прыгающие гены

Новая работа решает эту проблему с помощью автономной системы редактирования ДНК - полученной из бактерий холерного вибриона - которая не требует какой-либо помощи со стороны клетки.

CRISPR - это класс систем защиты от бактерий, которые чрезвычайно разнообразны. Чтобы найти новые инструменты для редактирования генов, Штернберг и три аспиранта обратились к бактериям, чтобы найти варианты хорошо изученных систем CRISPR-Cas с необычными свойствами, которые открывают новые возможности инструмента.

Этот поиск привел их к транспозону, или «прыгающему гену», найденному в бактерии Vibrio cholerae. Этот транспозон кооптировал бактериальную систему CRISPR-Cas, обычно используемую для подавления подвижных генетических элементов, чтобы внедрить себя в различные области бактериального генома.

Штернберг и его ученики обнаружили, что транспозон интегрируется в специфические участки в бактериальном геноме, не разрезая ДНК на две части, а используя отдельный фермент, чтобы вставить транспозон в геном. Важно отметить, что сайт, где фермент, интеграза, вставляет ДНК, полностью контролируется связанной с ней системой CRISPR.

Исследователи использовали это открытие для создания инструмента редактирования генов, который можно запрограммировать для вставки любой последовательности ДНК в любой сайт бактериального генома. Как и CRISPR, интеграция находит подходящий сайт с направляющей РНК.

Перепрограммировав руководство РНК, Штернберг и его ученики смогли точно контролировать место, где был интегрирован фрагмент донорской ДНК. И, заменяя последовательность транспозона другими полезными нагрузками ДНК, они могли вставлять последовательности длиной до 10000 оснований в бактериальный геном. Таким образом, технология INTEGRATE, в отличие от других инструментов редактирования, основанных на интегрировании, является первой полностью программируемой системой вставки, изученной на сегодняшний день.

Секвенирование отредактированных бактерий подтвердило, что полезные данные были вставлены точно, без дополнительных копий в нецелевых сайтах.

Улучшенное редактирование генов

С INTEGRATE набор ферментов может осуществлять весь процесс интеграции ДНК, надежно вставляя произвольную полезную нагрузку ДНК в точное место в геноме клетки, не полагаясь на механизм репарации ДНК клетки-хозяина.

Техника должна предоставлять широкий спектр новых возможностей редактирования генов. Многие продукты биотехнологии, включая генную и клеточную терапию, инженерные культуры и биологические препараты, требуют точной интеграции больших генетических нагрузок.

Технология INTEGRATE предлагает новый новый подход с той же программируемостью и простотой использования, что и CRISPR-Cas9, но без побочных эффектов, связанных с разрывами ДНК.

«Мы можем запрограммировать эту CRISPR-транспозонную систему для интеграции ее генетической полезной нагрузки практически в любой геномный участок, и, поняв, как она работает, мы сможем спроектировать ее так, чтобы она была еще более эффективной», - говорит Штернберг.

Следующие шаги

Команда Штернберга разработала технологию INTEGRATE, используя эксперименты с бактериальной генетикой, и сейчас они тестируют ее на дополнительных типах клеток, включая клетки млекопитающих.

Основываясь на траектории развития технологии CRISPR-Cas9, Штернберг говорит, что есть веские основания полагать, что точная интеграция ДНК будет работать так же эффективно в клетках млекопитающих, как и в E.coli, открывая дверь для базовых исследований и возможных клинических применений.

Сэм Штернберг - доцент кафедры биохимии и молекулярной биофизики Колумбийского университета, Коллегия врачей и хирургов.

Санне Э. Кломпе, Phuc LH Vo и Тайлер С. Хэлпин-Хили - студенты-докторанты в области биомедицинских наук в Высшей школе искусств и наук Колумбийского университета

INTEGRATE расшифровывается как «Вставка транспонируемых элементов путем направленного РНК-ориентированного нацеливания».

Документ, озаглавленный «Транспозонно-кодированные системы CRISPR-Cas прямой РНК-управляемой ДНК-интеграции», был опубликован онлайн 12 июня в журнале Nature .

Исследование было поддержано стартовыми фондами деканата Колумбийского университета при Колледже врачей и хирургов Vagelos и пилотным грантом Фонда точной медицины Vagelos при Колумбийском университете.

Колумбийский университет подал заявку на патент, относящуюся к этой работе, для которой SEK и SHS являются изобретателями. SEK и SHS являются изобретателями других патентов и патентных заявок, связанных с системами CRISPR-Cas и их использованием. SHS является соучредителем и научным консультантом Dahlia Biosciences и акционером Dahlia Biosciences и Caribou Biosciences.
сергей.
старожил
 
Сообщения: 884
Зарегистрирован: Вт май 04, 2004 15:50

Вернуться в Медицина

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1

cron