Tim inženjera sa Univerziteta Duke razvio je metod za proširenje dometa CRISPR tehnologija. Dok je originalni CRISPR sistem mogao da cilja samo 12,5% ljudskog genoma, nova metoda proširuje pristup skoro svakom genu kako bi potencijalno ciljala i lečila širi spektar bolesti putem genomskog inženjeringa.
Istraživanje je uključilo saradnike sa Univerziteta Harvard, Tehnološkog instituta Masačusetsa, Medicinskog fakulteta Univerziteta u Masačusetsu, Univerziteta u Cirihu i Univerziteta Mekmaster.
Ovaj rad je objavljen 5. decembra u časopisu Nature Communications.
CRISPR-Cas je imuni sistem bakterija koji omogućava bakterijama da koriste RNK molekule i proteine povezane sa CRISPR-om (Cas) za ciljanje i uništavanje DNK virusa koji napadaju. Od njegovog otkrića, istraživači su se utrkivali da razviju arsenal novih CRISPR sistema za primenu u genskoj terapiji i genomskom inženjerstvu.
Da bi izvršili izmene u genomu, Cas proteini koriste i RNK molekul, koji vodi enzim do ciljanog dela DNK, i protospacer susedni motiv, ili PAM, što je kratka DNK sekvenca koja odmah sledi ciljanu DNK sekvencu i koja je potrebno da se Cas protein veže.
Kada RNK vodič pronađe svoju komplementarnu sekvencu DNK i enzim Cas veže susedni PAM, enzim deluje kao makaze da napravi rez u DNK, pokrećući željene promene u genomu. Najčešći CRISPR-Cas sistem je Cas9 iz bakterije Streptococcus piogenes (SpCas9), koji zahteva PAM sekvencu od dve gvaninske baze (GG) za redom.
U prethodnom radu, Chatterjee i njegov tim koristili su bioinformatičke alate da otkriju i konstruišu nove proteine Cas9, uključujući Sc++, koji zahteva samo jednu bazu guanina PAM da bi napravio rez. Ova promena je omogućila istraživačima da uređuju skoro 50% svih DNK sekvenci.
U isto vreme, Čaterdžijevi saradnici na Harvardu, predvođeni Bendžaminom Klajnstiverom, docentom na Harvardskoj medicinskoj školi, osmislili su posebnu varijantu pod nazivom SpRI. Dok se SpRI mogao vezati za bilo koju od četiri baze DNK koje bi mogle da formiraju PAM, imao je mnogo jači afinitet za adenin i gvanin.
Pošto su oba sistema imala nedostatke, grupa je odlučila da stavi najbolje od oba u novu varijantu pod nazivom SpRic.
„CRISPR je odličan alat za uređivanje specifične DNK, ali smo i dalje ograničeni na to koje gene možemo da uređivamo. Originalni CRISPR alat je mogao da uredi samo oko 12,5% svih DNK sekvenci na osnovu toga gde se taj specifični razmaknik nalazi. Ako se desi da imate mutaciju u ostalih 87,5%, ne biste imali sreće. Sa ovim novim alatom možemo ciljati skoro 100% genoma sa daleko većom preciznošću“, rekao je Čaterdži.
Dok je SpRIc bio sporiji od svojih kolega u rezanju ciljnih DNK sekvenci, bio je efikasniji od oba tradicionalna enzima u uređivanju specifičnih delova DNK. Uprkos širini SpRIc-a, takođe je bio tačniji od SpRI.
Nakon uspostavljanja SpRIc-ovih mogućnosti za uređivanje, tim je istražio potencijalnu terapeutsku upotrebu alata za genetske bolesti koje se nisu mogle lečiti standardnim CRISPR sistemom. Njihov prvi test bio je Retov sindrom, progresivni neurološki poremećaj koji pretežno pogađa mlade žene i uzrokovan je jednom od osam mutacija na određenom genu.
Druga je bila Hantingtonova bolest, redak, nasledni neurološki poremećaj koji izaziva degeneraciju neurona u mozgu. Tim je otkrio da je SpRIc bio u stanju da izmeni ranije nedostupne mutacije, pružajući potencijalne terapeutske mogućnosti za obe bolesti.
„Postoji mnogo potencijala sa SpRIc-om, bilo da se istražuje kako da se to prevede u kliniku ili da se pronađu načini da se učini još efikasnijim“, rekao je Čaterdži. „Radujemo se što ćemo istražiti sve mogućnosti našeg alata.“
