_ Un mic factorul are un impact mare asupra editării genomului

De-a lungul anilor de inginerie a sistemelor de editare a genelor, cercetătorii au dezvoltat o suită de instrumente care permit modificarea genomului în celulele vii, asemănătoare cu „chirurgia genomului”. Aceste instrumente, inclusiv cele bazate pe un sistem natural cunoscut sub numele de CRISPR/Cas9, oferă un potențial enorm pentru a răspunde nevoilor clinice nesatisfăcute, subliniat de recenta aprobare FDA a primei terapii bazate pe CRISPR/Cas9.

O relativă noua abordare numită „editare primară” permite editarea genetică cu o acuratețe excepțională și o versatilitate ridicată, dar are un compromis critic: eficiență variabilă și adesea scăzută a instalării editării. Cu alte cuvinte, în timp ce editările principale pot fi făcute cu mare precizie și puține produse secundare nedorite, abordarea nu reușește, de asemenea, să facă acele modificări la frecvențe rezonabile.

Într-o lucrare apărută în revista Nature pe 18 aprilie 2024, oamenii de știință de la Princeton, Jun Yan și Britt Adamson, împreună cu câțiva colegi, descriu un editor principal mai eficient.

Sistemele de editare primară constau minim din două componente: o versiune modificată a elementului proteic al CRISPR /Cas9 și o moleculă de acid ribonucleic (ARN) numită pegARN. Aceste componente lucrează împreună în mai mulți pași coordonați: în primul rând, pegARN leagă proteina și ghidează complexul rezultat către o locație dorită din genom.

Acolo, proteina pica ADN-ul și, folosind o secvență șablon codificată. pe pegRNA, „transcrie invers” o modificare în genomul din apropiere. În acest fel, editorii primari „scriu” secvențe exacte în ADN-ul vizat.

„Editarea primară este un instrument de editare a genomului incredibil de puternic, deoarece ne oferă mai mult control asupra modului exact în care sunt schimbate secvențele genomice”, a spus Adamson. .

La începutul studiului lor, Adamson și Yan, un student absolvent în grupul de cercetare Adamson și Departamentul de Biologie Moleculară, au motivat că procesele celulare necunoscute pot ajuta sau împiedica editarea primară. Pentru a identifica astfel de procese, Yan a stabilit un plan conceptual simplu: în primul rând, el va proiecta o linie celulară care ar emite fluorescență verde atunci când au fost instalate anumite editări principale. Apoi, el ar bloca în mod sistematic expresia proteinelor exprimate în mod normal în acele celule și ar măsura fluorescența indusă de editare pentru a determina care dintre acele proteine ​​influențează editarea primară.

Prin executarea acestui plan, echipa a identificat 36 de determinanți celulari ai primelor. editarea, dintre care doar una – proteina mică de legare a ARN-ului La – a promovat editarea.

„Deși promovarea editării primare nu este, evident, o funcție normală a proteinei La, experimentele noastre au arătat că poate facilita puternic proces”, a spus Yan.

În interiorul celulelor, La este cunoscut că leagă secvențe specifice care se găsesc adesea la capetele moleculelor mici de ARN în curs de dezvoltare și protejează acești ARN de degradare. Echipa de la Princeton a recunoscut imediat că pegARN-urile desfășurate în primele experimente ale lui Yan conțineau probabil acele secvențe exacte, numite tracturi de poliuridină, deoarece sunt un produs secundar tipic, dar adesea trecut cu vederea, al expresiei pegRNA în celule. Experimentele ulterioare au sugerat că astfel de pegARN-uri valorifică din neatenție activitatea de legare a sfârșitului lui La pentru protecție și pentru a promova editarea primară.

Motivată de rezultatele lor, echipa a întrebat dacă fuzionează partea de La care leagă tracturile poliuridinei cu un prim standard. editarea proteinelor ar putea crește eficiența primei editării. Ei au fost încântați să constate că proteina rezultată, pe care o numesc PE7, a îmbunătățit substanțial eficiența de editare primară intenționată în toate condițiile și, atunci când foloseau unele sisteme de editare primară, a lăsat frecvențele produselor secundare nedorite foarte scăzute.

Rezultatele lor au atras rapid atenția colegilor interesați de utilizarea prime-editării în celulele umane primare, inclusiv Daniel Bauer de la Spitalul de Copii din Boston și de la Harvard Medical School și Alexander Marson de la Universitatea din California, San Francisco. Împreună cu oamenii de știință din aceste laboratoare, echipa de cercetători a continuat să demonstreze că PE7 poate, de asemenea, să îmbunătățească eficiența editării prime în tipurile de celule relevante din punct de vedere terapeutic, oferind promisiune extinsă pentru viitoare aplicații clinice.

„Această lucrare este o frumoasă. exemplu de cât de profund sondarea funcționării interioare a celulelor poate duce la perspective neașteptate care ar putea avea un impact biomedical pe termen scurt”, a menționat Bauer.

(Fluierul)