Znanstvenici sada mogu uređivati ​​ljudski genom, jedno slovo odjednom

Iako je ljudski život robustan, ponekad može biti i krhak. Za ljude s bolestima poput cistične fibroze i anemije srpastih stanica, njihova se bolest proizvodi promjenom samo jednog slova DNK.

DNK se piše s samo četiri slova, koja se zovu baze: A, T, G i C. Mala promjena, ili mutacija, može uzrokovati da DNA izgradi pogrešne proteine ​​u tijelu. Sada su znanstvenici pronašli novi način uređivanja ovih uputa o DNK.

Tim smješten u Gladstone Instituti, kombinirali su postojeće tehnologije na način kakav dosad nitko nije imao, s potpuno novim rezultatima.

Pročitajte više: Treba li Monsanto i Myriad omogućiti patentirani život? »

Jedan u tisuću

DNK nije teško urediti, ali kad znanstvenik pokuša urediti seriju stanica u laboratoriju, samo nekoliko njih zapravo prihvaća promjene. "Problem s kojim smo suočeni je da kada uređujemo DNK i mijenjamo jednu bazu u genomu jedne stanice, po prirodi je to rijedak događaj", objasnio je Bruce Conklin, stariji istraživač Instituta Gladstone. "To je samo jedna ćelija u tisuću."

U većini istraživačkih razloga to nije problem. Pored toga što želi napraviti uređivanje DNK, znanstvenik može dodati i komad DNK dugačak 300 baza koji ga čini otpornim na antibiotike. Zatim doziraju svoje mutirane stanične kulture antibioticima, uništavajući sve stanice koje su odoljele uređivanju. "Jedini koji su preživjeli su oni koji imaju ovaj biljeg", rekao je Conklin.

Ako znanstvenik dodaje ili oduzima čitave gene, koji mogu biti dugi stotine ili tisuće, dodavanje 300 dodatnih baza ne čini mnogo razlike. Ali za mutacije s jednim slovom, dodavanjem toliko dodatnih slova može se promijeniti način ponašanja DNK.

"Ako želite ispraviti genetsku mutaciju, ne želite da ovu DNK ostavljate tamo koji je korišten kao marker za identifikaciju stanica", rekao je Conklin. "U praktične svrhe, od toga smo napravili transgene miševe i sve ostalo. No kako se krećemo prema želji da ispravimo ili modeliramo ljudske bolesti, tada postoji povećana želja da se točno replicira bolest ili zdravo stanje, ovisno o tome što studirate. "

Saznajte više o tome kako znanstvenici uređuju genetski kod »

Četiri tehnike, jedan cilj

"Ono što smo napravili samo je promijenilo to jedno slovo i pokušao pronaći način da identificiramo te ćelije bez dodavanja dodatnog stavka", rekao je Conklin.

Prvo su koristili tehniku ​​genetičkog uređivanja zvanu TALEN kako bi otvorili nit DNA koji sadrži odjeljak koji žele urediti. "Rez je napravljen na takav način da se kad se stanice saniraju promijeni jedna baza iz pogrešnog slova zbog čega je osoba bolesna u pravo pismo koje bi im olakšalo", objasnio je Conklin. Ova tehnika, međutim, daje rezultate samo u jednoj ćeliji od 1,000.

Nakon dovršetka izmjena, tim je morao izraditi novu izmjenu u živim ćelijama. Posebno su ih zanimale inducirane pluripotentne matične stanice (iPS stanice) koje se mogu napraviti iz zrelih stanica bilo koje osobe. "Stanice iPS-a tradicionalno je bilo vrlo teško i zamorno uzgajati, ali uspjeli smo ispraviti uvjete kulture na takav način da im je postalo [lakše] rasti", rekao je Conklin.

Zatim su podijelili stanice u 96 različitih jažica rasta sa samo 2,000 stanica u svakoj jažici i pustili da se stanice rastu i umnožavaju. Zatim su se tehnikom koja se zove selekcija sibe razdvojili otprilike 30 posto stanica svake jažice za testiranje alatom nazvanim kapljicast digitalni PCR.

Jednom kada su utvrdili koje su bušotine za rast imale stanice koje su preuzele svoju novu mutaciju, razdvojile su najbolju jažicu i zasijale 96 novih jažica. Umjesto 0.05 do 0.1 posto stanica u svakoj jažici mutacijom, kao i u prvom krugu, oko 1 posto stanica u drugom krugu je nosilo mutaciju. Do trećeg kruga, 30 do 40 posto stanica bili su mutanti.

"Ponekad do trećeg kruga imamo skoro čisto stanovništvo", rekao je Conklin. "To je povećalo deset do sto puta našu sposobnost da unesemo ove jedinstvene osnovne promjene."

Povezane vijesti: Liječenje Parkinsonove upotrebe pacijentovih vlastitih stanica mozga »

Zlatno doba uređivanja gena

Conklin je uzbuđen zbog primjene njihove nove metode. "Bilo je gotovo herkulejski postići jednu promjenu baze kao što to redovito radimo", rekao je.

Nada se da će se ova tehnika uskoro primijeniti kako bi se pomoglo u liječenju ili čak izliječenju genetskih bolesti. "Nije tako daleko", rekao je. „Već postoje klinička ispitivanja za upotrebu iPS stanica za transplantaciju čovjeka. Da imam genetsku bolest i da mi netko napravi novo tkivo i vratim ga, volio bih da se genetska bolest popravi. "

Na primjer, rekao je Conklin, postoji genetska bolest koja uzrokuje sljepoću, a sada su u tijeku klinička ispitivanja koja uzimaju stanice slijepih pacijenata na kožu, pretvaraju ih u iPS stanice i ubrizgavaju ih u mrežnicu njegovog oka kako bi izrastali nova, zdrava mrežnica.

Znanstvenici su pomoću tehnike Gladstone Institutes mogli ispraviti genetsku manu, tako da bi nova mrežnica bila zdrava i ne bi se degradirala s vremenom. Istraživači vjeruju da pacijentovo tijelo ne bi odbacilo novu mrežnicu, jer je napravljena od pacijentovih vlastitih stanica.

Conklin priznaje da postupak promjene DNK koda nikada neće biti jednostavan. "Bit će jako skupo i komplicirano. To nije lak proces ", rekao je. Ali ostaje optimist.

"Četiri tehnologije [koje smo koristili] poboljšavaju se eksponencijalno", rekao je Conklin. "Možete planirati dramatično poboljšati ih."

Pročitajte više: Nova vrsta matičnih ćelija otkrivena u masti liposukcijom »