Prelom v CRISPR: Nový systém dokáže vkladať celé gény do ľudskej DNA
Nová metóda by mohla otvoriť dvere pre jednorazové génové terapie a urýchliť vývoj bunkových terapií proti rakovine.
Revolučný nástroj na úpravu genómu sľubuje prielom tam, kde doterajšie CRISPR metódy zlyhávali: presné a efektívne vkladanie celých génov do ľudskej DNA.
Vedci predstavili inovatívny systém na úpravu genómu, ktorý prekonáva limity existujúcich CRISPR technológií. Nová metóda, publikovaná v časopise Science, umožňuje presné a efektívne vkladanie celých génov do DNA. Tento prelomový objav by mohol zásadne zmeniť liečbu genetických ochorení a otvoriť nové možnosti v oblasti bunkovej terapie a genetického modelovania.
Súčasné metódy vkladania génov často využívajú upravené vírusy, ktoré však vkladajú genetický materiál náhodne, čo môže viesť k nežiaducim mutáciám a problémom s reguláciou génovej expresie. CRISPR ponúka lepšiu kontrolu, ale zvyčajne vyžaduje prestrihávanie DNA, čo zvyšuje riziko nepresných opráv, alebo tvorbu šablón pre každú mutáciu, čo obmedzuje jej rozsiahlejšie využitie.
Nový systém tieto problémy obchádza. Vyvinul ho tím Davida Liua z Broad Institute a Samuela Sternberga z Kolumbijskej univerzity. Využíva bakteriálny enzýmový komplex nazývaný CRISPR-asociovaná transpozáza (CAST). Transpozázy sú enzýmy, ktoré umožňujú pohyb „skákajúcich génov“ – segmentov DNA, ktoré sa presúvajú po genóme.
Komentár redakcie: Nový systém evoCAST predstavuje významný krok vpred v technológiách úpravy genómu. Jeho schopnosť presne vkladať celé gény bez poškodenia DNA otvára nové možnosti pre liečbu genetických ochorení a vývoj bunkových terapií. Hoci sú potrebné ďalšie výskumy na minimalizáciu rizika nežiaducich účinkov mimo cieľovej oblasti, evoCAST predstavuje sľubný nástroj pre budúcnosť medicíny.
Vedci už v minulosti upravili CAST systémy na presúvanie veľkých segmentov genetického materiálu v bakteriálnych bunkách. V ľudských a iných cicavčích bunkách však predchádzajúce verzie CAST dosahovali nízku účinnosť.
Liu a Sternberg sa preto zamerali na riadenú evolúciu – techniku, ktorá využíva Darwinov výber v laboratórnych podmienkach. Vložili gény kódujúce komponenty CAST systému do bakteriofága, vírusu, ktorý infikuje baktérie. Tento systém zabezpečil, že vírusy s najúčinnejšími verziami CAST, ktoré rýchlo a presne integrovali DNA do genómu, rástli najlepšie. Po stovkách generácií vírusov a úpravách niektorých komponentov CAST vedci vytvorili optimalizovanú verziu enzýmového komplexu, ktorý nazvali evoCAST.
evoCAST dosiahol účinnosť vkladania až 30 % v rôznych genómových lokalitách, čo je viac ako 400-násobné zlepšenie oproti pôvodnej, nevyvinutej verzii. V laboratórnych testoch evoCAST úspešne integroval segmenty dlhé viac ako 10 000 nukleotidov, čo stačí na doručenie celých génov a ich kontrolných prvkov. Fungoval v rôznych typoch ľudských buniek a zacielil genómové „bezpečné prístavy“, ktoré môžu prijať novú DNA bez narušenia bunkových funkcií. Predovšetkým, evoCAST doručuje svoj genetický náklad v jednom enzymatickom kroku, bez vytvárania dvojvláknových zlomov v genóme.
