Ein Wissenschaftler vorbereiten der DNA-Proben.Bild: USFWS Nordosten
Mit einer modifizierten version von CRISPR, ein team von Genetikern hat, erfolgreich ausgelöst 13,200 genetische Veränderungen zu einer einzigen menschlichen Zelle. Das ist ein neuer Rekord, durch eine lange erschossen. Dieses umfassende neue Bearbeitung könnte schließlich verwendet werden, um Streifen-DNA von nutzlos oder gefährlich genetischen Informationen, oder erstellen ganz neue Arten von Leben.
Neue Forschung hochgeladen, um den preprint-server bioRxiv beschreibt die Leistung, die ein Harvard-Universität team um George Church bearbeitet die lebenden Mist aus einer einzigen menschlichen Zelle in der Höhe von 13,200 total änderungen. Unglaublich, die Zelle überlebt. Der bisherige Rekord für die bulk-Bearbeitungen eines einzigen Zelle wurde eingestellt, im Jahr 2017, wenn die Kirche und seine Kollegen ausgeschlagen 62 Kopien eines retrovirus gefunden in pig Genome. Die neue Errungenschaft ist also “drei Größenordnungen höher” als der bisherige standard, die Autoren schrieben in Ihr Papier.
Der Zweck dieser Arbeit ist es, dass die großflächige Bearbeitung von genomen, das es ermöglichen würde, für dramatische Umgestaltungen bestehender Genome, oder die Spülung aus dem Funde von unerwünschten, schädlichen genetischen information von DNA, einschließlich Retroviren oder redundante Gene. Großflächige Bearbeitung würden in der Folge ermöglichen die Konstruktion neuer Spezies, oder erstellen Sie saubere, grundlegende Genome wurden entkleidet bis auf Ihre grundlegendsten Elemente. Und als Antonio Regalado Berichte im MIT Technology Review:
Kirche sagt, dass seine schließliche Ziel ist die Schaffung Lieferungen von menschlichen Organen oder Geweben, deren Genome sind überarbeitet, so sind Sie immun gegen alle Viren. Dieser Prozess, genannt Rekodieren, würde bedeuten, über 9,811 präzise genetische Modifikationen, nach dem team. Kirche, sagt das Labor hat begonnen, den Prozess der Rekodierung versorgt seine eigenen Zellen im Labor. “Diese sind gedacht, um sicher zu sein…und universal-Stammzellen”, sagt er.
Für die neue Studie, die Kirche und seine Kollegen an die Aufgabe Bearbeiten und deaktivieren von problematischen Art der transposon-bekannt als ” LINE-1. Transposons sind oft bezeichnet als “springende Gene”, denn Sie bestehen aus DNA-Sequenzen, die springen können, von einem Speicherort auf einem Genom zu einem anderen. Transposons sind allgegenwärtig in säugetier-DNA, einschließlich des Menschen. Etwas weniger als die Hälfte des gesamten menschlichen Genoms aus transposons, noch deren Nützlichkeit und Funktion sind immer noch umstritten.
Die LINE-1-transposons umfassen rund 17 Prozent des menschlichen Genoms, und Sie habe im Zusammenhang mit einer Reihe von gesundheitlichen Problemen, einschließlich gen-Störung, neurologische Erkrankungen und Altern. Die LINE-1-transposons gesammelt haben zu viele Mutationen im Laufe der Zeit und abgebaut haben, so dass Sie nicht mehr die Codierung für etwas sinnvolles. Wissenschaftler würden sehr gerne zu finden, die sicher und effektive Wege zur Eindämmung der Verbreitung von LINE-1 im menschlichen Genom, daher das Interesse an large-scale-genetische Bearbeitung.
Zunächst, Kirche-team hat mit der herkömmlichen version des CRISPR-gen-editing-tool, mit hacken auf den LINE-1-Sequenzen—hack wird das Schlüsselwort. CRISPR der Regel nicht zu Problemen führen, wenn ein chunk von einem oder zwei DNA-Strang, aber, wie die Forscher herausgefunden haben, hier anrichtet enorme Verwüstung, wenn es dauert, Stücke aus Hunderten von verschiedenen Seiten. Wie bereits in der neuen Studie, die die ersten Bemühungen um die LINE-1-änderungen resultierte in der vollständigen Vernichtung der Zellen, so war es wieder auf dem Reißbrett.
Für die zweite Anstrengung, das team verwendet eine modifizierte version des CRISPR bekannt als eine Basis-editor. Statt schneiden der DNA, die base-editor-swaps aus genetischen Buchstaben, ersetzen von G mit A, zum Beispiel. Ohne Schnitte an die DNA erforderlich ist, und mit keine katastrophalen Auswirkungen auf die gesamte Struktur der Doppelhelix, die Forscher waren in der Lage zu Bearbeiten Sie Tausende von Genen, ohne die damit verbundenen Zelltod beobachtet früher.
Die 13,200 änderungen stellen etwa die Hälfte der 26000 aktive LINE-transposons in einer menschlichen Zelle, aber die Kirche sagte New Scientist, “Wir hoffen, in der Zukunft, um knock-out 100 Prozent der aktiven LINE-Elemente.”
Es ist eine beeindruckende Leistung, aber es gibt immer noch viele unbekannte zu berücksichtigen.
“Mehr in die Tiefe Studien werden notwendig sein, jedoch, um eine Beurteilung der Auswirkungen dieser massiven Bearbeitung auf normalen Zelle Prozesse, da Kollateralschäden auftreten können,” schrieb die Autoren in der Studie. In der Tat, die intensiven Reihe von Optimierungen konnte eingeführt haben, eine erhebliche Zahl von ungewollten Mutationen, die nicht sofort offensichtlich gegeben, wie viele änderungen vorgenommen wurden. Der Forscher bestätigte dies stellt eine große Herausforderung dar, “daher starke biologische Kontrollen sowie neue experimentelle und Bioinformatik [Ansätze] benötigt werden, zu überwinden diese Herausforderung zu bewältigen,” Sie schrieb.
Es werden wahrscheinlich noch einige Zeit, bevor wir diese neue Technologie angewendet in der klinischen Praxis, aber die neue Forschung macht klar, wir sind immer besser und besser in der Lage, die Bearbeitung Gene—selbst wenn, wenn die Tausende von Bearbeitungen zu einem Zeitpunkt.
[bioRxiv via MIT Technology Review & New Scientist]
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