Patienters individuelle genomer kan påvirke effektiviteten, sikkerhed ved genredigering

Genredigering er begyndt at blive testet i kliniske forsøg, ved hjælp af CRISPR-Cas9 og andre teknologier til direkte at redigere DNA inde i menneskers celler, og flere forsøg er ved at rekruttere eller i planlægningsfasen. En ny undersøgelse ledet af Boston Children's Hospital og University of Montreal rejser en note af forsigtighed, at finde, at genetiske forskelle fra person til person kan undergrave effektiviteten af ​​genredigeringsprocessen eller, i mere sjældne tilfælde, forårsage en potentielt farlig "off target"-effekt.

Undersøgelsen tilføjer beviser for, at genredigering muligvis skal tilpasses hver patients genom, for at sikre, at der ikke er varianter i DNA -sekvens i eller i nærheden af ​​det gen, der målrettes mod, der ville smide teknologien fra sig. Resultaterne vises i denne uge i Procedurer fra National Academy of Sciences (11.-15. december).

"Mennesker varierer i deres DNA -sekvenser, og hvad der betragtes som den 'normale' DNA -sekvens til reference, kan ikke tage højde for alle disse forskelle, " siger Stuart Orkin, MD, af Dana-Farber Boston Children's Cancer and Blood Disorders Center og co-korresponderende forfatter på undersøgelsen med Matthew Canver, en MD-PhD-studerende ved Harvard Medical School. "Vi anbefaler, at der tages hensyn til fælles variation ved design af målretningssystemer til terapeutisk redigering, for at maksimere effektiviteten og minimere potentielle sikkerhedsproblemer. "

Undersøgelsen analyserede 7, 444 tidligere publicerede helgenomsekvenser. Baseret på en liste over omkring 30 sygdomsrelaterede DNA-mål, som forskere er interesserede i at ændre gennem genredigering, forskerne lavede en anden liste med næsten 3, 000 guide-RNA'er (gRNA'er). Disse er bits af genetisk kode, der er udviklet til at dirigere CRISPR-Cas9-enzymer til den rigtige redigeringsplacering på eller ved siden af ​​målet, som adressen på en konvolut.

Holdet, ledet af Orkin, Canver og Samuel Lessard fra University of Montreal, så kiggede for at se, om nogen af ​​de 7, 444 individer bar DNA-sekvensvarianter ("bogstavændringer" eller insertioner/deletioner) i de områder, gRNA'erne leder efter.

"Hvis der er genetiske forskelle på det sted, som CRISPR-reagenser er målrettet mod terapi, du er i risiko for nedsat effekt eller behandlingssvigt, "forklarer Canver, der undfangede og ledede undersøgelsen i Orkins Boston Children's Hospital lab. "En forskel på blot et enkelt basepar kan forårsage et fald i bindingseffektiviteten på grund af en mismatch med guide-RNA'et. Samlet set, dette kan forårsage en reduktion i behandlingens effektivitet."

Teamet fandt ud af, at sådanne forekomster i genomet ikke er ualmindelige; omkring 50 procent af de analyserede gRNA'er havde potentiale til at blive påvirket af varianter på deres målsteder. I nogle få tilfælde teamet fandt genetiske varianter, der får DNA -sekvenser i genomet til mere at matche et gRNA, der potentielt kan trække det til det forkerte sted - hvilket resulterer i en redigering af et gen eller en anden DNA -region, der ikke er beregnet til at blive målrettet.

"I sjældne tilfælde, der var potentiale til at skabe meget potente 'off-target'-steder - hvor CRISPR-reagenser kunne binde og skære, hvor de ikke er beregnet til, " siger Canver. "Hvis der tilfældigvis er en effekt uden for målet, sige, et tumorsuppressorgen, det ville være en stor bekymring. "

Selvom undersøgelsen så på CRISPR-Cas9-genredigering, forskerne mener, at deres resultater strækker sig til andre genredigeringsværktøjer, såsom zink-finger-nukleaser (ZFN) og TAL-effektor-nukleaser.

"Det samlende tema er, at alle disse teknologier er afhængige af at identificere strækninger af DNA-baser meget specifikt, "siger Canver." Så, en variant, der påvirker målsekvensen, kan reducere guide -RNA -binding. Varianter kan også føre til binding på nye websteder, der potentielt kan forårsage skade. Da disse genredigeringsbehandlinger fortsat udvikler sig og begynder at nærme sig klinikken, Det er vigtigt at sikre, at hver terapi bliver skræddersyet til den patient, der skal behandles."