Teams fremskridt tillader genredigering med kirurgisk præcision

Yale-forskere rapporterer, at de har skabt en mere præcis og effektiv teknologi til at redigere genomerne af levende organismer, en evne, der transformerer medicin og bioteknologi. Den nye metode, beskrevet 16. november i journalen Celle , eliminerer nogle af ulemperne ved genomredigeringsteknologier, som gør det muligt for forskere at indsætte eller eliminere gener i DNA.

"Du kan tænke på eksisterende teknologi som en hacksav og denne metode som en skalpel, der gør os i stand til at lave præcise genetiske modifikationer med høj effektivitet på flere steder i genomet af en eukaryot, " sagde seniorforfatter Farren Isaacs, lektor i molekylær, cellulær og udviklingsbiologi ved Systems Biology Institute på Yales vestlige campus.

Eksisterende genredigeringsteknologi, for eksempel CRISPR/cas9, bryder typisk to DNA-strenge, når man indfører genetiske modifikationer. Organismer mobiliserer i et forsøg på at reparere disse brud i DNA, som kan være dødelig for celler. Imidlertid, nogle gange bliver disse pauser ikke rettet, eller reparationer skaber små DNA-sekvensfejl, der kan ændre funktionen.

"At bryde og skabe fejl i gener er ikke sand redigering, " sagde Edward Barbieri, en nylig ph.d. kandidat fra Yale og hovedforfatter af undersøgelsen.

Yale-teamet konstruerede denne DNA-replikations- og reparationsfunktion i gær, så ny genetisk information kan indsættes uden dobbeltstrengsbrud på tværs af mange forskellige regioner af genomet.

Den nye forbedrede genredigeringsteknik - eMAGE - kan fremskynde indsatsen for at erstatte sygdomsfremkaldende gener, identificere og producere naturligt forekommende antibiotika eller kræftbekæmpende midler og anspore til skabelse af nye industrielle bioteknologiske produkter, siger Isaacs. Holdets tilgang blev brugt til at generere næsten en million kombinatoriske genetiske varianter for at introducere præcise genetiske ændringer på tværs af mange genomsteder, resulterer i ændringer, der genindstillede genekspression og metabolisme.

"Vi kan skabe mange kombinationer af mutationer, som giver os et hidtil uset værktøj til at identificere drivermutationer af sygdom og fundamentalt omprogrammere cellulær adfærd, " sagde Isaacs. "Vores mål er sat til at videreudvikle teknologien og udvide til multicellulære organismer."