MIT přišel na to, jak bezpečně „vložit“ do DNA několik genů najednou

Vědci z Massachusetts Institute of Technology vyvinuli nový gen

editace, která umí řezatvadné geny a bezpečně je nahradit novými. Pomocí této metody vědci nahradili geny až 36 000 párů bází DNA do několika typů lidských buněk a také myších jaterních buněk. Technologie pomůže při léčbě nemocí s velkým počtem mutací, například cystické fibrózy.

Navržená metoda kombinuje předchozívýzkum v oblasti genetického inženýrství a biologie mikroorganismů. Konkrétně výzkumníci používají technologii cílení CRISPR-Cas9, molekuly obranného systému bakterií a enzymy, které viry používají k infikování bakterií.

Technologie CRISPR-Cas9 prokázala účinnost vproces úpravy genu. Skládá se z enzymu štěpícího DNA nazývaného Cas9 a krátkého řetězce RNA, který směruje enzym do specifické oblasti genomu a říká Cas9, kde má řezat. Nevýhodou této metody je, že mnohočetné zlomy ve dvouvláknové DNA způsobují mutace, které mohou vést k vedlejším účinkům.

Vědci použili integrázy, enzymy, kterébakteriofágy (viry) se používají k vložení jejich genetického materiálu do bakteriálních buněk – k vytvoření metody, která nevyžaduje velké štěpení DNA. 

Při své práci výzkumníci využiliserinové integrázy, které mohou vložit obrovské fragmenty DNA o velikosti až 50 000 párů bází. Tyto enzymy se zaměřují na specifické sekvence v genomu, známé jako místa připojení, která fungují jako „přistávací plochy“. Když najdou správné místo přistání v genomu hostitele, navážou se na něj a integrují svůj náklad do DNA.

Schematické znázornění metody PASTE. Obrázek: Matthew T. N. Yarnall a kol., Nature Biotechnology

Metoda, kterou vědci nazvali PASTE,využívá enzym Cas9, který provede jediný řez na správném místě a vloží „přistávací plochu“ skládající se pouze z 46 párů bází DNA. Tato inzerce může být provedena bez porušení DNA: nejprve se pomocí fúzované reverzní transkriptázy změní jeden řetězec molekuly a poté druhý, k ní komplementární. Po „přesazení“ malé části vědci spustí integrázu, která se na ni naváže a přirozeně vloží dlouhou část DNA.

V sérii experimentů vědci prokázali, že anomůže použít PASTE k vložení genů do několika typů lidských buněk, včetně jaterních buněk, T buněk a lymfoblastů (nezralé bílé krvinky). Testovali doručovací systém s 13 různými geny užitečného zatížení, včetně těch, které by mohly být terapeuticky užitečné, a byli schopni je vložit do devíti různých míst v genomu. Přitom se počet nechtěných vložek ukázal jako nevýznamný.

Přečtěte si více:

Krávy byly krmeny konopím a kontrolovaly, co se stalo s jejich mlékem

Pojmenováno hlavní nebezpečí lunární mise "Artemis"

Vytvořil navigační systém, který je přesnější než GPS