Νέα μέθοδος prime assembly επιτρέπει τη διόρθωση ολόκληρων γονιδίων σε ένα βήμα

Μια νέα μέθοδος γονιδιωματικής μηχανικής που ονομάζεται prime assembly επιτρέπει πλέον στους ερευνητές να ενώνουν μεγάλα θραύσματα DNA σε ακριβείς, προγραμματιζόμενες θέσεις μέσα σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα, μια εξέλιξη που θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για καθολικές γονιδιακές θεραπείες εφαρμόσιμες σε πολλούς ασθενείς. Η τεχνική περιγράφηκε σε άρθρο που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο Nature.phys+1

Από τις μικρές διορθώσεις στην αποκατάσταση ολόκληρων γονιδίων

Το prime assembly βασίζεται στην προγενέστερη τεχνική του prime editing, η οποία επιτρέπει μικρές εισαγωγές, διαγραφές και ανταλλαγές βάσεων, αλλά δυσκολεύεται με μεγαλύτερες γενετικές αλλαγές. Η νέα μέθοδος χρησιμοποιεί σύνθεση διπλού πτερυγίου με στόχευση CRISPR για να γράψει νέα πτερύγια DNA σε συγκεκριμένες γονιδιωματικές θέσεις. Αυτά τα πτερύγια λειτουργούν ως δεσμοί που προσκολλώνται σε θραύσματα DNA με αντίστοιχα άκρα, επιτρέποντας σε ένα ή περισσότερα κομμάτια μεγέθους γονιδίου να ενσωματωθούν μόνιμα στο γονιδίωμα.news-medical+1

Σε αντίθεση με την επιδιορθωτική διαδικασία μέσω ομόλογου ανασυνδυασμού, το prime assembly λειτουργεί τόσο σε κύτταρα που διαιρούνται όσο και σε εκείνα που δεν διαιρούνται και δεν βασίζεται σε θραύσεις διπλής έλικας DNA ή δότες διπλής έλικας, οι οποίες μπορεί να είναι τοξικές και να προκαλέσουν ανεπιθύμητο κυτταρικό στρες. Η ομάδα απέδειξε την ευελιξία της μεθόδου πραγματοποιώντας στοχευμένη επανακωδικοποίηση εξονίων, ενσωμάτωση μεταγονιδίων και αναδιατάξεις κλίμακας megabase σε θεραπευτικά σημαντικούς τόπους σε πρωτογενή ανθρώπινα κύτταρα.genengnews+2

Μείωση των κινδύνων εκτός στόχου

"Χρησιμοποιώντας το prime editing για να γράψουμε ένα πτερύγιο ανά κλώνο του γονιδιώματος, η μέθοδος ελέγχει ακριβώς πού ξεκινά και πού τελειώνει η αντικατάσταση του DNA", δήλωσε ο Daniel Bauer, MD, PhD, διευθυντής του Προγράμματος Γονιδιακής Θεραπείας στο Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης και συν-συγγραφέας της μελέτης. "Επειδή η μέθοδος βασίζεται στο prime editing, είναι πολύ λιγότερο πιθανό να προκαλέσει επιδράσεις εκτός στόχου σε σύγκριση με άλλες μεθόδους επεξεργασίας γονιδίων".phys+1

Επειδή πολλές γενετικές ασθένειες περιλαμβάνουν εκατοντάδες διαφορετικές μεταλλάξεις, οι τρέχουσες στρατηγικές επεξεργασίας γονιδίων απαιτούν συχνά εξατομικευμένες διορθώσεις για κάθε ασθενή. Το prime assembly θα μπορούσε αντ' αυτού να διορθώσει το DNA με μια ενιαία προσέγγιση ικανή να επιδιορθώσει σχεδόν οποιαδήποτε μετάλλαξη σε ένα δεδομένο γονίδιο.phys

Προς την κλινική εφαρμογή

Η ερευνητική ομάδα εργάζεται τώρα για τη βελτίωση της παροχής των συστατικών του prime assembly σε κύτταρα που σχετίζονται με ασθένειες in vivo. "Εργαζόμαστε για να βελτιώσουμε την παροχή των συστατικών του prime assembly σε ανθρώπινα κύτταρα που σχετίζονται με ασθένειες in vivo, όπως τα αιμοποιητικά βλαστοκύτταρα για θεραπείες διαταραχών του αίματος", δήλωσε ο Bauer. "Εξερευνούμε επίσης μια σειρά εφαρμογών του prime assembly για την παροχή γενετικών φορτίων ως θεραπείες ανεξάρτητες από τη μετάλλαξη, ώστε να αποκατασταθεί ο έλεγχος των γονιδίων για καταστροφικές κληρονομικές ανθρώπινες ασθένειες με ανεκπλήρωτες κλινικές ανάγκες".news-medical+1

Το νέο άρθρο έρχεται παράλληλα με ξεχωριστές μελέτες για το prime assembly που δημοσιεύθηκαν νωρίτερα φέτος στο Nature και το Nature Biotechnology, οι οποίες παρουσίασαν σχετικές προσεγγίσεις για την εισαγωγή μεγάλων τμημάτων DNA χρησιμοποιώντας επικαλυπτόμενα πτερύγια και γραμμικούς δότες DNA. Συνολικά, αυτές οι εξελίξεις σηματοδοτούν μια ταχεία επέκταση της εργαλειοθήκης επεξεργασίας γονιδιώματος, φέρνοντας τον τομέα πιο κοντά σε θεραπείες που θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν ευρείες κατηγορίες γενετικών ασθενειών αντί να απαιτούν εξατομικευμένες λύσεις για κάθε ασθενή.nature+1