Alat Pengeditan Gen CRISPR Didesain Ulang agar 4.000 Kali Lebih Kecil Kemungkinannya untuk Menargetkan Untaian DNA yang Salah
All Good News

Alat Pengeditan Gen CRISPR Didesain Ulang agar 4.000 Kali Lebih Kecil Kemungkinannya untuk Menargetkan Untaian DNA yang Salah

Jack Bravo/Universitas Texas di Austin

Salah satu tantangan besar dengan menggunakan pengeditan gen berbasis CRISPR pada manusia adalah bahwa mesin molekuler terkadang membuat perubahan pada bagian yang salah dari genom inang, menciptakan kemungkinan bahwa upaya untuk memperbaiki mutasi genetik di satu tempat dalam genom dapat secara tidak sengaja membuat mutasi baru yang berbahaya di tempat lain.

Tetapi sekarang, para ilmuwan di The University of Texas di Austin telah mendesain ulang komponen kunci dari alat pengeditan gen berbasis CRISPR yang banyak digunakan, yang disebut Cas9, menjadi ribuan kali lebih kecil kemungkinannya untuk menargetkan rangkaian DNA yang salah sambil tetap sama efisiennya. sebagai versi aslinya, sehingga berpotensi jauh lebih aman.

“Ini benar-benar bisa menjadi pengubah permainan dalam hal aplikasi yang lebih luas dari sistem CRISPR Cas dalam pengeditan gen,” kata Kenneth Johnson, seorang profesor biosains molekuler dan penulis senior studi ini bersama David Taylor, asisten profesor molekuler. biosains. Penulis pendamping pertama makalah ini adalah rekan pascadoktoral Jack Bravo dan Mu-Sen Liu.

Lab lain telah mendesain ulang Cas9 untuk mengurangi interaksi di luar target, tetapi sejauh ini, semua versi ini meningkatkan akurasi dengan mengorbankan kecepatan. SuperFi-Cas9, karena versi baru ini telah dijuluki, 4.000 kali lebih kecil kemungkinannya untuk memotong situs target tetapi secepat Cas9 yang terjadi secara alami. Bravo mengatakan Anda dapat menganggap berbagai versi Cas9 yang dibuat di laboratorium sebagai model mobil self-driving yang berbeda. Kebanyakan model benar-benar aman, tetapi mereka memiliki kecepatan tertinggi 10 mil per jam.

“Mereka lebih aman daripada Cas9 yang terjadi secara alami, tetapi harganya mahal: Mereka berjalan sangat lambat,” kata Bravo. “SuperFi-Cas9 seperti mobil self-driving yang telah direkayasa agar sangat aman, tetapi masih bisa melaju dengan kecepatan penuh.”

LIHAT: Sistem Pengeditan Genom Berbasis CRISPR yang Revolusioner Menghancurkan Sel Kanker ‘Secara Permanen’ di Lab

Sejauh ini, para peneliti telah mendemonstrasikan penggunaan SuperFi-Cas9 pada DNA dalam tabung reaksi. Mereka sekarang berkolaborasi dengan peneliti lain yang berencana menguji SuperFi-Cas9 untuk pengeditan gen dalam sel hidup. Mereka juga bekerja untuk mengembangkan versi Cas9 yang lebih aman dan lebih aktif.

Alat pengeditan gen berbasis CRISPR diadaptasi dari sistem alami pada bakteri. Di alam, protein Cas9 mengapung di lingkungan, mencari DNA dengan urutan 20 huruf yang sangat spesifik, seperti X pada peta bajak laut yang menunjukkan “gali di sini.” Kadang-kadang, ketika sebagian besar hurufnya benar, kecuali yang ada di titik 18 hingga 20, Cas9 masih terus maju dan menggali. Ini disebut ketidakcocokan, dan bisa berakibat fatal dalam penyuntingan gen.

Taylor dan Johnson mengembangkan teknik yang disebut penentuan struktur yang dipandu kinetika yang menggunakan mikroskop cryo-electron di Sauer Structural Biology Lab untuk mengambil snapshot dari Cas9 saat berinteraksi dengan DNA yang tidak cocok ini.

Mereka terkejut menemukan bahwa ketika Cas9 menemukan ketidakcocokan jenis ini di posisi 18 hingga 20, alih-alih menyerah dan melanjutkan, ia memiliki struktur seperti jari yang menukik dan memegang DNA, membuatnya bertindak seolah-olah itu adalah urutan yang benar. Biasanya, ketidakcocokan membuat DNA sedikit terkulai; struktur seperti jari ini menstabilkannya.

“Ini seperti jika Anda memiliki kursi dan salah satu kakinya patah dan Anda hanya menempelkannya kembali,” kata Bravo. “Itu masih bisa berfungsi sebagai kursi, tapi mungkin agak goyah. Ini adalah perbaikan yang cukup kotor.

TERKAIT: Setiap Pasien yang Diobati Dengan Terapi Gen CRISPR untuk Penyakit Darah Terus Berkembang, Lebih Dari Setahun Berlalu

Tanpa stabilitas tambahan dalam DNA, Cas9 tidak mengambil langkah lain yang diperlukan untuk memotong DNA dan melakukan pengeditan. Tidak ada yang pernah mengamati jari ekstra ini melakukan stabilisasi ini sebelumnya.

“Ini adalah sesuatu yang tidak pernah saya bayangkan, dalam sejuta tahun, dalam pikiran saya akan terjadi,” kata Taylor.

Berdasarkan pemahaman ini, mereka mendesain ulang jari ekstra pada Cas9 sehingga alih-alih menstabilkan bagian DNA yang mengandung ketidakcocokan, jari tersebut malah didorong menjauh dari DNA, yang mencegah Cas9 melanjutkan proses pemotongan dan pengeditan DNA. Hasilnya adalah SuperFi-Cas9, protein yang memotong target yang tepat sama mudahnya dengan Cas9 yang terjadi secara alami, tetapi kemungkinannya lebih kecil untuk memotong target yang salah.

LAGI: Terobosan Menggunakan CRISPR untuk Menargetkan Sel Lemak dalam Studi Genetik Obesitas

Penulis lainnya adalah Grace Hibshman, Tyler Dangerfield, Kyungseok Jung dan Ryan McCool, juga dari The University of Texas di Austin.

Bravo, Liu, Hibshman, Dangerfield, Johnson, dan Taylor adalah penemu aplikasi paten yang mencakup desain Cas9 baru berdasarkan karya ini. Kantor Komersialisasi Teknologi UT Austin mengelola kekayaan intelektual dan bekerja untuk menemukan mitra industri yang dapat membantu mewujudkan potensi besar teknologi.

Karya ini telah diterbitkan di jurnal Nature.

Sumber: UT Austin

BERBAGI Harapan; Bagikan Cerita Ini…


Posted By : hasil hk