Forskare har upptäckt VIPR, ett genredigeringssystem äldre än CRISPR

Forskare har identifierat ett genredigeringssystem som tros vara över fyra miljarder år gammalt, ett system som kan ha gett upphov till CRISPR och som så småningom kan överträffa det som ett verktyg för att modifiera DNA. Systemet, kallat VIPR – en förkortning för Viral Interference Programmable Repeat – beskrevs på torsdagen i två artiklar publicerade i tidskriften Science.nytimes+1

Ett uråldrigt viralt försvar

Till skillnad från CRISPR, som upptäcktes i bakterier, härstammar VIPR från virus som använder det som ett vapen mot konkurrerande fager. Ett team lett av Jennifer Doudna, biokemisten vid University of California, Berkeley som delade 2020 års Nobelpris i kemi för sitt arbete med CRISPR, identifierade systemet efter år av undersökningar av det evolutionära ursprunget för RNA-styrd immunitet.biorxiv+2

Enligt forskarna består VIPR av ett Vipr-protein som är en föregångare till de tidigaste CRISPR-Cas-effektorerna, parat med specialiserade VIPR-RNA, eller vrRNA, som använder alternerande molekylära motiv för att känna igen och binda till DNA. En kompletterande studie detaljerade 21 kryo-elektronmikroskopistrukturer som visar hur Vipr-proteinet samlas längs sitt guide-RNA för att bilda en helisk filament, för att sedan binda DNA genom en triplexstruktur – en mekanism som skiljer sig från hur CRISPR fungerar.science+2

Ett potentiellt kraftfullare verktyg

VIPR kan ha praktiska fördelar jämfört med CRISPR. Det verkar kunna rikta in sig på ett bredare spektrum av genetiska sekvenser, vilket skulle kunna tillåta modifiering av större delar av genomet. De involverade molekylerna är också mindre, vilket kan göra dem lättare att leverera in i celler – en ihållande utmaning inom genterapi.nytimes

"Den anmärkningsvärt lilla storleken på VIPR positionerar dessa system som transformativa verktyg för genteknik," sa Kranusch, en mikrobiolog vid Harvard Medical School som inte var involverad i forskningen.nytimes

Vad händer härnäst

Upptäckten kommer vid en tidpunkt av snabb expansion inom genredigeringsfältet. Separat forskning publicerad på torsdagen i Nature beskrev nya rön om hur tidiga mänskliga embryon reparerar DNA-skador från redigeringsverktyg, vilket understryker både löftet och de olösta säkerhetsfrågorna kring genetisk modifiering. Samtidigt har Doudnas eget laboratorium varit aktivt på flera fronter, inklusive användningen av artificiell intelligens för att designa syntetiska CRISPR-enzymer.technologynetworks+2

Om VIPR kommer att gå från grundforskning till kliniska eller jordbruksmässiga tillämpningar återstår att se. Forskarna demonstrerade att systemet kan omprogrammeras för transkriptionsundertryckning i fager, men att översätta den förmågan till däggdjursceller kommer att kräva vidare arbete.biorxiv