For første gang bruker forskere CRISPR-Cas9 til å målrette RNA i levende celler

Genetic Engineering Will Change Everything Forever – CRISPR (Kan 2019).

Anonim

Den genetiske koden som er lagret i DNA, bestemmer alt fra fargen på øynene til vår følsomhet mot sykdom. Dette har motivert forskere til å sekvensere det menneskelige genomet og utvikle måter å endre den genetiske koden, men mange sykdommer er knyttet til et annet grunnleggende molekyl: RNA. Som det mellomliggende genetiske materialet som bærer den genetiske koden fra cellens kjerne, har forskere lenge søkt en effektiv metode for å målrette RNA i levende celler. Forskere ved University of California, San Diego School of Medicine, har nå oppnådd dette ved å bruke den populære DNA-redigeringsteknikken CRISPR-Cas9 til RNA.

Studien er publisert 17. mars 2016 i Cell.

"Dette arbeidet er det første eksemplet, til vår kunnskap, om å målrette RNA i levende celler med CRISPR-Cas9, " sa seniorforfatter Gene Yeo, PhD, lektor i cellulær og molekylær medisin. "Vårt nåværende arbeid fokuserer på å spore bevegelsen av RNA inne i cellen, men fremtidige utviklinger kan gjøre det mulig for forskere å måle andre RNA-funksjoner eller fremme terapeutiske tilnærminger for å korrigere sykdomsfremkallende RNA-oppførsel."

RNAs plassering i en celle - og hvordan og når det kommer dit - kan påvirke om proteiner blir produsert på riktig sted og på riktig tidspunkt. For eksempel produseres proteiner som er viktige for neuronale tilkoblinger i hjernen, kjent som synaps, fra RNAer som er lokalisert ved disse kontaktene. Defekt RNA-transport er knyttet til en rekke forhold som varierer fra autisme til kreft, og forskere trenger måter å måle RNA-bevegelse for å utvikle behandlinger for disse forholdene.

Arbeidet med å redigere og måle DNA-som et middel for å endre proteinproduksjon, studere den underliggende biologien og korrigere defekter for å behandle sykdom - fikk et stort løft for noen år siden. Det var da forskerne oppdaget at de kunne ta CRISPR-Cas9, bruker en naturlig forekommende forsvarsmekanisme bakterier til å avverge invaderende bakterier, og bruke den til å redigere gener i pattedyrsystemer.

Normalt fungerer CRISPR-Cas9 slik: Forskere designer en "guide" RNA for å matche sekvensen av et bestemt målgen. RNA styrer Cas9-enzymet til ønsket sted i genomet, hvor det kutter DNA. Cellen reparerer DNA-pause upræcis, og dermed inaktiverer genet, eller forskere erstatter seksjonen ved siden av kuttet med en korrigert versjon av genet.

Fram til nå kan CRISPR-Cas9 kun brukes til å manipulere DNA. Yeo og kolleger ved University of California, Berkeley, har brukt teknikken til å utvikle en fleksibel metode for å målrette RNA i levende celler, også kalt RNA-målrettet Cas9 (RCas9).

For å målrette RNA i stedet for DNA, endret forskerne flere funksjoner i CRISPR-Cas9-systemet. Bygget på tidligere arbeider av medforfatter Jennifer Doudna, PhD, ved UC Berkeley, utformet de en kort nukleinsyre kalt PAMmeren som sammen med guide RNA dirigerer Cas9 til et RNA-molekyl.

For å teste systemet målrettet Yeos lag RNA som koder for proteinene ACTB, TFRC og CCNA2. Da så de på at Cas9, fusjonert med et fluorescerende protein, viste RNA's bevegelse i stressgranuler, en klynge av proteiner og RNA som dannes i en celle cytosol (området utenfor kjernen) når cellen er under stress. Stressgranulater er knyttet til nevrodegenerative forstyrrelser, slik som amyotrofisk lateralsklerose (ALS). Dette systemet tillot teamet å spore RNA over tid, i levende celler, uten behov for kunstige merker som vanligvis brukes i andre RNA-sporingsteknikker, en tilnærming som kan forstyrre normale cellulære prosesser.

"CRISPR-Cas9 støtter en revolusjon i genomforskning og medisin basert på evnen til å målrette og modifisere menneskelig DNA, " sa David Nelles, en UC San Diego Jacobs School of Engineering-kandidatstudent i Yeos laboratorium og første forfatter av studien. "DNA er livets grunnleggende byggestein, og vi begynner bare å se implikasjonene av genomteknikk med CRISPR-Cas9, men mange sykdommer, inkludert kreft og autisme, er knyttet til problemer med et annet grunnleggende biologisk molekyl-RNA."

menu
menu