Результаты, описанные в выпуске 30 марта Биотехнологии Природы, предлагают первые доказательства, что эта редактирующая ген техника, известная как CRISPR, может полностью изменить симптомы болезни у живущих животных. CRISPR, который предлагает легкий способ отрезать видоизмененную ДНК и заменить ее правильной последовательностью, поддерживает потенциал для лечения многих генетических отклонений, по данным исследовательской группы.«Что является захватывающим об этом подходе, то, что мы можем на самом деле исправить дефектный ген у живущего взрослого животного», говорит Дэниел Андерсон, Адъюнкт-профессор Сэмюэля А. Голдблита Химического машиностроения в MIT, члене Института Коха Интегральных Исследований рака и ведущем авторе бумаги.Недавно разработанная система CRISPR полагается на клеточное оборудование что использование бактерий, чтобы защитить себя от вирусной инфекции.
Исследователи скопировали эту клеточную систему, чтобы создать редактирующие ген комплексы, которые включают сокращающий ДНК фермент по имени Cas9, связанный с коротким берегом руководства РНК, который запрограммирован, чтобы связать с определенной последовательностью генома, говоря Cas9, где сделать его сокращение.В то же время исследователи также поставляют материнскую нить ДНК. Когда клетка возмещает убытки, произведенные Cas9, это копирует с шаблона, вводя новый генетический материал в геном. Ученые предполагают тот этот вид редактирования генома, мог однажды помочь лечить заболевания, такие как гемофилия, болезнь Хантингтона и другие, которые вызваны единственными мутациями.
Ученые разработали другие редактирующие ген системы на основе нарезающих ДНК ферментов, также известных как нуклеазы, но те комплексы могут быть дорогими и трудными собраться.«Систему CRISPR очень легко формировать и настроить», говорит Андерсон, который является также членом Института MIT Медицинской Разработки и Науки. Он добавляет, что другие системы «могут потенциально использоваться похожим способом к системе CRISPR, но с теми намного более трудно сделать нуклеазу, это характерно для Вашей цели интереса».Исправление болезни
Для этого исследования исследователи проектировали три берега РНК руководства, которые предназначаются для различных последовательностей ДНК около мутации, которая вызывает тип I tyrosinemia в гене, который кодирует для фермента под названием FAH. Пациенты с этой болезнью, которая поражает приблизительно каждого 100000-го человека, не могут сломать тирозин аминокислоты, который накапливается и может привести к печеночной недостаточности. Текущее лечение включает диету низкого белка и препарат под названием NTCB, который разрушает производство тирозина.
В экспериментах со взрослыми мышами, несущими видоизмененную форму фермента FAH, исследователи поставили берега руководства РНК наряду с геном для Cas9 и шаблона ДНК с 199 нуклеотидами, который включает правильную последовательность видоизмененного гена FAH.Используя этот подход, правильный ген был вставлен в приблизительно один из каждых 250 гепатоцитов – клетки, которые составляют большую часть печени. За следующие 30 дней те здоровые клетки начали распространяться и заменять больные клетки печени, в конечном счете составляя приблизительно одну треть всех гепатоцитов.
Этого было достаточно, чтобы вылечить болезнь, позволив мышам выжить, будучи взятым от препарата NCTB.«Мы можем сделать одноразовое лечение и полностью обратный условие», говорят Хао Инь, postdoc в Институте Коха и одном из ведущих авторов статьи Биотехнологии Природы.Чтобы поставить компоненты CRISPR, исследователи использовали технику, известную как инъекция с высоким давлением, которая использует мощный шприц, чтобы быстро освободить от обязательств материал в вену.
Этот подход поставляет материал успешно клеткам печени, но Андерсон предполагает ту лучшую доставку, подходы возможны. Его лаборатория теперь работает над методами, которые могут быть более безопасными и более эффективными, включая целенаправленные наночастицы.