Az új módszerrel géneket illesztenek be specifikus helyekre, hibás géneket törölnek. Az MIT, a Broad Institute és a Rockefeller University
kutatói új technológiát dolgoztak ki az élő sejtek genomjának precíz
módosítására. A kutatók szerint a technológia könnyen kezelhető és
kevésbé költséges megoldást jelenthet a bioüzemanyagokat előállító
organizmusok előállításában, valamint új gyógymódok kidolgozására és
egyéb potenciális alkalmazásokra is lehetőséget ad.
Az új genom-szerkesztési technológia kidolgozása során a kutatók egy sor bakteriális fehérjét módosítottak, melyek általában a vírusos betolakodók ellen védekeznek. A rendszer segítségével a tudósok képesek egyszerre több genom terület módosítására, és sokkal nagyobb ellenőrzést nyernek azon a helyen, ahova az új géneket beillesztik, ismerteti a kutatócsapatot vezető Feng Zhang, az MIT agy- és kognitív tudományi professzora.
Az MIT új technológiája képes precíz helyeken módosítani a DNS-t (Grafika: Christine Daniloff/iMol)
Korai erőfeszítések
Az első genetikailag módosított egereket a 80-as években hozták létre; DNS darabokat adtak hozzá az embrionális sejtekhez. Ezt a módszert már széles körben használják transzgenikus egerek létrehozása céljából, melyekkel elsősorban emberi betegségeket tanulmányoznak, azonban a DNS véletlenszerűen kerül a génállományba, a kutatók nem képesek megfelelően célba venni a területet, hogy a már meglévő géneket lecserélhessék az újonnan szállított génekre.
Az utóbbi években a tudósok igyekeztek pontosabb módszereket kidolgozni a genom módosítására (pl. homológ rekombináció). Újabban biológusok felfedezték azt is, hogy nukleázokkal javíthatják a hatékonyságot. A cink-ujjakat gyakran használják nukleázok specifikus helyre való irányítására, azonban a cink-ujjak sem képesek célba venni minden DNS-szekvenciát, így hasznosságuk korlátozott. Továbbá, a fehérjék összeállítása munkaerő-igényes és költséges folyamat. A transzkripciós aktivátor-szerű effektor nukleázok (TALEN) szintén képesek a géneket specifikus helyekre beilleszteni, azonban ezek is költségesek és szintén nehezen összeállíthatóak.
Pontos célzás
Az új rendszer sokkal felhasználóbarátabb, mondja Zhang. A kutatók természetben előforduló bakteriális fehérje-RNS-rendszerek felhasználásával – melyek felismerik és kimetszik a vírusos DNS-t – képesek DNS-szerkesztő komplexumok előállítására, melyek magukban foglalják a Cas9 nevű, rövid RNS-szekvenciákhoz kötött nukleázt. Ezek a szekvenciák a genom specifikus helyeit hivatottak megcélozni; és amikor egyezéssel találkoznak, a Cas9 kivágja a DNS-t.
Ezzel a megközelítéssel meg lehet szakítani egy gén funkcióját vagy ki lehet cserélni egy újra. A gén kicserélésekor a kutatóknak egy DNS sablont is hozzá kell adniuk az új génhez, ami a genomba másolódik a DNS metszését követően.
Az eljárás igen precíz – ha csak egyetlen bázis-pár különbség van a célzó RNS szekvencia és a genom szekvencia között, a Cas9 nem aktiválódik. Nem ez a helyzet a cink-ujjak vagy a Talen esetében. Az új rendszer hatékonyabbnak tűnik a TALEN-hez képest és lényegesen olcsóbb is.
A kutatócsoport letétbe helyezte a szükséges genetikai komponenseket a nonprofit Addgene vállalatnál, így azok hozzáférhetőek más kutatók számára is, akik szeretnék használni a rendszert. A kutatók továbbá létrehoztak egy honlapot, melyen az új technikához nyújtanak különböző tippeket és eszközöket.
Új gyógymódok
A rendszer a sok más lehetséges felhasználás mellett új gyógymódok kidolgozására is alkalmas, például a Huntington-betegség esetében, melyet úgy tűnik, hogy egyetlen rendellenes gén okoz. A cink-ujjakat alkalmazó klinikai vizsgálatok jelenleg is folyamatban vannak, melyhez az új technológia egy még hatékonyabb alternatívát tud kínálni. A rendszer hasznos lehet a HIV kezelésében is, azáltal, hogy eltávolítja a betegek limfocitáit és elnémítja a CCR5 receptort, amelyen keresztül a vírus belép a sejtekbe. Visszahelyezésük után a kezelt sejtek ellenállnak a fertőzésnek.
A technológia megkönnyítheti az emberi betegségek tanulmányozását is, specifikus mutációknak humán őssejtekbe való beültetésével. "Ezzel a genom szerkesztési rendszerrel nagyon szisztematikusan lehet az egyes mutációkat elhelyezni és az őssejteket idegsejtekké vagy a szívizomsejtekké alakítani, majd megfigyelni, hogy a mutációk milyen változásokat okoznak a sejtek biológiájában,” mondja Zhang.
A Science tanulmányban a kutatók laborban növesztett sejteken próbálták ki a rendszert, azonban már tervezik, hogy a technológiával agyműködést és betegségeket is tanulmányozni fognak.
Az új genom-szerkesztési technológia kidolgozása során a kutatók egy sor bakteriális fehérjét módosítottak, melyek általában a vírusos betolakodók ellen védekeznek. A rendszer segítségével a tudósok képesek egyszerre több genom terület módosítására, és sokkal nagyobb ellenőrzést nyernek azon a helyen, ahova az új géneket beillesztik, ismerteti a kutatócsapatot vezető Feng Zhang, az MIT agy- és kognitív tudományi professzora.
Az MIT új technológiája képes precíz helyeken módosítani a DNS-t (Grafika: Christine Daniloff/iMol)
Korai erőfeszítések
Az első genetikailag módosított egereket a 80-as években hozták létre; DNS darabokat adtak hozzá az embrionális sejtekhez. Ezt a módszert már széles körben használják transzgenikus egerek létrehozása céljából, melyekkel elsősorban emberi betegségeket tanulmányoznak, azonban a DNS véletlenszerűen kerül a génállományba, a kutatók nem képesek megfelelően célba venni a területet, hogy a már meglévő géneket lecserélhessék az újonnan szállított génekre.
Az utóbbi években a tudósok igyekeztek pontosabb módszereket kidolgozni a genom módosítására (pl. homológ rekombináció). Újabban biológusok felfedezték azt is, hogy nukleázokkal javíthatják a hatékonyságot. A cink-ujjakat gyakran használják nukleázok specifikus helyre való irányítására, azonban a cink-ujjak sem képesek célba venni minden DNS-szekvenciát, így hasznosságuk korlátozott. Továbbá, a fehérjék összeállítása munkaerő-igényes és költséges folyamat. A transzkripciós aktivátor-szerű effektor nukleázok (TALEN) szintén képesek a géneket specifikus helyekre beilleszteni, azonban ezek is költségesek és szintén nehezen összeállíthatóak.
Pontos célzás
Az új rendszer sokkal felhasználóbarátabb, mondja Zhang. A kutatók természetben előforduló bakteriális fehérje-RNS-rendszerek felhasználásával – melyek felismerik és kimetszik a vírusos DNS-t – képesek DNS-szerkesztő komplexumok előállítására, melyek magukban foglalják a Cas9 nevű, rövid RNS-szekvenciákhoz kötött nukleázt. Ezek a szekvenciák a genom specifikus helyeit hivatottak megcélozni; és amikor egyezéssel találkoznak, a Cas9 kivágja a DNS-t.
Ezzel a megközelítéssel meg lehet szakítani egy gén funkcióját vagy ki lehet cserélni egy újra. A gén kicserélésekor a kutatóknak egy DNS sablont is hozzá kell adniuk az új génhez, ami a genomba másolódik a DNS metszését követően.
Az eljárás igen precíz – ha csak egyetlen bázis-pár különbség van a célzó RNS szekvencia és a genom szekvencia között, a Cas9 nem aktiválódik. Nem ez a helyzet a cink-ujjak vagy a Talen esetében. Az új rendszer hatékonyabbnak tűnik a TALEN-hez képest és lényegesen olcsóbb is.
A kutatócsoport letétbe helyezte a szükséges genetikai komponenseket a nonprofit Addgene vállalatnál, így azok hozzáférhetőek más kutatók számára is, akik szeretnék használni a rendszert. A kutatók továbbá létrehoztak egy honlapot, melyen az új technikához nyújtanak különböző tippeket és eszközöket.
Új gyógymódok
A rendszer a sok más lehetséges felhasználás mellett új gyógymódok kidolgozására is alkalmas, például a Huntington-betegség esetében, melyet úgy tűnik, hogy egyetlen rendellenes gén okoz. A cink-ujjakat alkalmazó klinikai vizsgálatok jelenleg is folyamatban vannak, melyhez az új technológia egy még hatékonyabb alternatívát tud kínálni. A rendszer hasznos lehet a HIV kezelésében is, azáltal, hogy eltávolítja a betegek limfocitáit és elnémítja a CCR5 receptort, amelyen keresztül a vírus belép a sejtekbe. Visszahelyezésük után a kezelt sejtek ellenállnak a fertőzésnek.
A technológia megkönnyítheti az emberi betegségek tanulmányozását is, specifikus mutációknak humán őssejtekbe való beültetésével. "Ezzel a genom szerkesztési rendszerrel nagyon szisztematikusan lehet az egyes mutációkat elhelyezni és az őssejteket idegsejtekké vagy a szívizomsejtekké alakítani, majd megfigyelni, hogy a mutációk milyen változásokat okoznak a sejtek biológiájában,” mondja Zhang.
A Science tanulmányban a kutatók laborban növesztett sejteken próbálták ki a rendszert, azonban már tervezik, hogy a technológiával agyműködést és betegségeket is tanulmányozni fognak.
Forrás: sciencedaily.com
/Püski László/
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése