Vlad Krasen
0 
788
40
Stejně jako molekulární ninja se nástroj CRISPR-Cas9 pro editaci genomu rozdělí přes ultraspecifické segmenty DNA, aby vyřízl nežádoucí kousky genetického kódu. Je to přesná a slibná metoda genetické úpravy, která se široce používá ve vědeckém výzkumu. Vědci doufají, že jednoho dne bude možné použít k selektivnímu odstranění genů, které mají za následek zdravotní problémy, jako je HIV, srpkovitá nemoc a rakovina..
Nová studie bohužel zveřejněná dnes (16. července) v časopise Nature Biotechnology naznačuje, že tento den může být ještě větší, než se očekávalo - a že buněčný šerm CRISPR může mít za následek mnohem větší kolaterální poškození, než se dříve myslelo.
Při použití CRISPR k úpravě DNA v buňkách odvozených od myší i lidí, autoři studie zjistili, že obrovské kousky DNA byly neúmyslně odstraněny, přeuspořádány a jinak mutovány natolik vážně, že buňky ztratily funkci přibližně v 15 procentech případů.
Studie poskytuje nej systematičtější a nejzávažnější odhad potenciálního genetického poškození způsobeného manipulací CRISPR doposud, uvedl autor studie Allan Bradley, vedoucí vedoucí skupiny a emeritní ředitel v institutu Wellcome Sanger Institute v Anglii. Výsledky mohou být důvodem k přehodnocení použití technologie v klinickém prostředí, dokud nebude možné provést další výzkum, řekl.
„CRISPR není tak bezpečný, jak jsme si mysleli,“ řekl Bradley. "Proces opravy DNA není stoprocentně odolný a mohou existovat problémy, které je třeba dále prozkoumat."
Prolomení kódu (otevřené)
Když si představujete DNA, pravděpodobně si vzpomenete na dvojitou spirálu - zkroucenou, žebříkovou sekvenci písmen nesoucích vaše genetické informace. Každá příčka žebříku se skládá ze dvou spojených nukleotidů (malých organických molekul) známých jako pár bází. Váš úplný genom obsahuje asi 3 miliardy těchto párů bází, rozdělených mezi 23 párů chromozomů, které jsou přítomny v každé buňce vašeho těla.
Přesné pořadí těchto párů bází vytvoří váš jedinečný genetický kód. Mutace v tomto kódu - řekněme, že pokud pár bází chybí nebo je vzhůru nohama - mohou způsobit, že různé geny ztratí svou funkci, což někdy vede k genetickým poruchám, jako je cystická fibróza, hemofilie a mnoho typů rakoviny.
CRISPR byl navržen tak, aby eliminoval takové ultraspecifické genetické defekty, jako jsou tyto, proříznutím cílených sekvencí DNA se skalpelem podobným enzymem nazývaným Cas9. Poté, co Cas9 oddělí DNA na určeném místě, začne se tento segment DNA přirozeně opravovat. Touto metodou mohou být problémové geny rychle odstraněny a někdy mohou být vlastní genetické sekvence dokonce přidány do místa přerušení dříve, než se DNA znovu utěsní..
Předchozí studie CRISPR neprokázaly mnoho nepředvídaných genetických mutací způsobených tímto přesným krájením, ale tyto studie nemusely vypadat dostatečně tvrdě, Bradley řekl.
"Důsledky [mutací vyvolaných CRISPR] mohou být doslova miliony párů bází od místa přerušení," řekl Bradley.
Ve své nové studii použil Bradley a jeho kolegové CRISPR k úpravě řady kmenových buněk odvozených z myši, poté se systematicky dívali na páry bází DNA buněk, pohybující se dále a dále od místa řezu. Prostřednictvím tohoto pečlivého přístupu vědci zjistili, že zhruba 15 procent studovaných buněk bylo mutováno natolik, že ztratily svou funkci.
"V nejjednodušší formě jsou tyto mutace delece velkého množství DNA," řekl Bradley (v některých případech tisíce párů bází DNA zmizely poté, co byly manipulovány CRISPR). "Ale existují i mnohem komplexnější verze."
Například Bradley řekl, že tým detekoval případy, kdy byly sekvence genetického kódu "zakódovány" nebo vloženy do řetězce zpět. V některých případech byly dlouhé sekvence DNA, které měly být tisíce párů bází pryč, neúmyslně sešity do místa řezu CRISPR. V jiných případech byly sekvence mutací nikde poblíž místa řezu - některé umístěné miliony párů bází - podobně mutovány.
Poté, co se tým podíval na mnoho různých míst podél buněčné DNA, se tým obrátil na jiné typy buněk, včetně kmenových buněk odvozených od člověka, pěstovaných v laboratoři, aby zjistil, zda se opakování poškození opakovalo. Jejich pozorování zůstala konzistentní: Asi 15 procent buněk manipulovaných s CRISPR bylo neúmyslně mutováno dramatickým způsobem.
Náhodný řez
V konečném důsledku je těžké odhadnout přesné důsledky těchto mutací, protože různé typy buněk používají různé operace k opravě své DNA.
"Protože máte náhodný proces opravy znovuzjednání DNA, myslím, že cokoli je možné, když se díváte na miliardy různých událostí," řekl Bradley..
Co to znamená pro budoucí výzkum CRISPR? Podle Bradleyho by zjištění této studie neměla diskreditovat CRISPR-Cas9 jako slibný nástroj pro genetický výzkum, ale měla by vědcům dávat pozor, když přemýšlí o použití nástroje pro úpravu genů v klinickém prostředí..
Maria Jasin, výzkumnice z rakovinového centra Memorial Sloan Kettering, která se studie nezúčastnila, souhlasila. "Tato studie ukazuje, že před klinickým použitím CRISPR-Cas9 je zapotřebí dalšího výzkumu a specifického testování," uvedl Jasin v prohlášení..