Ensisijainen editointi: Geenimuokkauksen muuttaminen teurastajasta kirurgiksi

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Voi 10, 2023

Vaikka geenien muokkaaminen on vallankumouksellista, se on ollut epävarma alue, koska sen virhealttiita järjestelmä katkaisee molemmat DNA-säikeet. Päämuokkaus muuttaa kaiken tämän. Tämä menetelmä käyttää uutta entsyymiä, jota kutsutaan prime editoriksi, joka voi tehdä erityisiä muutoksia geneettiseen koodiin leikkaamatta DNA:ta, mikä mahdollistaa suuremman tarkkuuden ja vähemmän mutaatioita.

Ensisijainen muokkauskonteksti

Geenien muokkaus antaa tutkijoille mahdollisuuden tehdä tarkkoja muutoksia elävien organismien geneettiseen koodiin. Tätä teknologiaa voidaan käyttää erilaisiin sovelluksiin, kuten geneettisten sairauksien hoitoon, uusien lääkkeiden kehittämiseen ja sadon parantamiseen. Nykyiset menetelmät, kuten CRISPR-Cas9, perustuvat kuitenkin molempien DNA-juosteiden leikkaamiseen, mikä voi aiheuttaa virheitä ja tahattomia mutaatioita. Ensisijainen editointi on uusi menetelmä, jolla pyritään voittamaan nämä rajoitukset. Lisäksi se voi tehdä laajemman valikoiman muutoksia, mukaan lukien suurten DNA-palojen lisääminen tai poistaminen.

Vuonna 2019 Harvardin yliopiston tutkijat loivat kemisti ja biologi tohtori David Liun johtaman editoinnin, joka lupaa olla se kirurgi, jota geenien muokkaus tarvitsee leikkaamalla vain yhden juosteen tarpeen mukaan. Tämän tekniikan varhaisissa versioissa oli rajoituksia, kuten mahdollisuus muokata vain tietyntyyppisiä soluja. Vuonna 2021 parannettu versio, nimeltään twin prime editing, esitteli kaksi pegRNA:ta (prime editing guide RNAs, jotka toimivat leikkaustyökaluna), jotka pystyvät muokkaamaan laajempia DNA-sekvenssejä (yli 5,000 emäsparia, jotka ovat DNA-tikkaat). ).

Sillä välin Broad Instituten tutkijat löysivät tapoja parantaa prime-editoinnin tehokkuutta tunnistamalla sen tehokkuutta rajoittavia solureittejä. Tutkimus osoitti, että uudet järjestelmät voivat tehokkaammin muokata mutaatioita, jotka aiheuttavat Alzheimerin tautia, sydänsairauksia, sirppisolusairauksia, prionisairauksia ja tyypin 2 diabetesta vähemmillä ei-toivotuilla seurauksilla.

Häiritsevä vaikutus

Alkumuokkaus voi korjata monimutkaisempia mutaatioita luomalla luotettavamman DNA-substituutio-, insertio- ja poistomekanismin. Teknologian kyky suorittaa suurempia geenejä on myös tärkeä askel, sillä 14 prosenttia mutaatiotyypeistä löytyy tämäntyyppisistä geeneistä. Tohtori Liu ja hänen tiiminsä myöntävät, että tekniikka on vielä alkuvaiheessa, vaikka kaikki mahdollisuudet olisivatkin käytössä. Silti he tekevät lisätutkimuksia käyttääkseen teknologiaa jonain päivänä terapeuttisiin tarkoituksiin. Ainakin he toivovat, että muutkin tutkimusryhmät kokeilevat tekniikkaa ja kehittävät parannuksiaan ja käyttötapauksiaan. 

Tutkimusryhmien yhteistyö todennäköisesti lisääntyy, kun tällä alalla tehdään lisää kokeita. Esimerkiksi Cell-tutkimuksessa oli mukana kumppanuuksia muun muassa Harvardin yliopiston, Princetonin yliopiston, Kalifornian yliopiston San Franciscon, Massachusetts Institute of Technologyn ja Howard Hughes Medical Instituten välillä. Tutkijoiden mukaan yhteistyössä eri ryhmien kanssa he pystyivät ymmärtämään prime-editoinnin mekanismin ja parantamaan järjestelmän tiettyjä puolia. Lisäksi kumppanuus toimii loistavana esimerkkinä siitä, kuinka syvä ymmärrys voi ohjata kokeellista suunnittelua.

Sovellukset prime editointiin

Jotkut prime-muokkaussovellukset voivat sisältää:

• Tutkijat käyttävät tekniikkaa terveiden solujen ja elinten kasvattamiseen siirtoa varten mutaatioiden korjaamisen lisäksi.
• Siirtyminen terapiasta ja korjauksesta geeniparannuksiin, kuten pituuteen, silmien väriin ja vartalotyyppiin.
• Ensisijaista editointia käytetään parantamaan satoa ja vastustuskykyä tuholaisia ​​ja tauteja vastaan. Sitä voitaisiin käyttää myös uudentyyppisten viljelykasvien luomiseen, jotka sopivat paremmin erilaisiin ilmasto- tai kasvuolosuhteisiin.
• Uudentyyppisten bakteerien ja muiden organismien luominen, jotka hyödyttävät teollisia prosesseja, kuten biopolttoaineiden tuotantoa tai ympäristön saasteiden puhdistamista.
• Paremmat työmahdollisuudet tutkimuslaboratorioille, geneetikoille ja biotekniikan ammattilaisille.

Pohdittavia kysymyksiä

• Miten hallitukset voisivat säännellä prime editointia?
• Miten muuten luulet prime editoinnin voivan muuttaa sitä, miten geneettisiä sairauksia hoidetaan ja diagnosoidaan?