CRISPR se convirtió en el más potente, gracias a la "interruptor de límite"

Cuando todos sus increíbles opciones de edición de genes, mecánica CRISPR recuerda a la herramienta eléctrica con поломанным interruptor de la luz. Simplemente piensen en ello: todo el mecanismo de CRISPR se basa en el tubo de ensayo, y al terminar, él siempre está activa, está activado, funciona. Después de la introducción de los animales o las personas, CRISPR comienza a vagar por todo el cuerpo en busca de el gen de destino, que debe modificar o destruir, hasta que no pierda fuerza y no ser asimilado por el organismo.

El Debilitamiento del control molecular de herramientas eléctricas, obviamente, no será la solución perfecta: se puede exagerar y romper otras genes. Y si algo sale mal, no inmediata de un método para desactivar el mecanismo, antes de que el daño.

A principios de este mes, el equipo de la universidad de california en berkeley trató de domar a la bestia CRISPR. Utilizando la técnica de permutación circular, el equipo de реорганизовала CRISPR en herramientas programables ProCas9, que en silencio se esconde en las células, hasta que no estimulen factores externos — por ejemplo, una infección viral.

Este es "un nivel adicional de seguridad" limita las habilidades de edición CRISPR un subconjunto de las células "para un corte preciso", dice el autor del estudio el dr. david savage.

Además, ProCas9 potencialmente puede responder a lógicas de los datos de entrada, tales como "y" o "no", lo que significa que se activará sólo si se cumplen un determinado conjunto de instrucciones — por ejemplo, "esta célula cancerosa" o "esta célula infectada" dará lugar a la respuesta de "sacrificar la jaula", que activa CRISPR y le dará una indicación de cortar los genes necesarios para la supervivencia. El estudio ha sido publicado en la prestigiosa revista Cell.

Tomar el control de CRISPR

Vamos a ligeramente освежим en la memoria: CRISPR, como la herramienta de edición de genes, en realidad representa el peso molecular de un dúo. La primera parte de la guía de arn, es el pequeño de la sangrienta гончие que buscan un destino gen.

Una vez que el gen capturado, el segundo componente — Cas9 — se activa para realizar el corte. A diferencia de las guías de arn, que se componen de letras, Cas9 es una proteína. Es este componente han decidido jugar a los científicos de berkeley.

"El objetivo de nuestro trabajo — domar y para el uso de la trata de personas y eliminar las cosas innecesarias, no relacionado con la edición del genoma", dice savage.

¿Qué se puede hacer con una proteína? Imagínese muy larga cadena de números de las bolas (aminoácidos), скомканных en la compleja tridimensional de la estructura. Cortar la cadena y ser capaz de reorganizar perlas de su posición en un hilo diferente a la original, y ponerlos en un sitio o dos, cuando se vuelve a conectar la cubierta proteica del hilo.

Eso es, de hecho, ha hecho el equipo. Este truco se llama "permutación circular" y convierte la fuente de proteína que aparece un nuevo comienzo y un final — y se pliega en una forma diferente. Es una gran operación en el nivel molecular, que normalmente acaba con la función de la proteína.

Los Autores dicen que no estaban seguros de que esto funciona con algo tan complejo como Cas9.

Es de Extrañar, pero Cas9 fue casi de la prueba. El equipo trató de dividir en un conjunto de puntos, antes de encontrar отрезы, que mantenían la función de la proteína, pero en el 10% de los casos пересобранный Cas9 trabajaba casi igual que el original.

Aquí hay un inteligente momento: al volver a conectar la proteína de filamentos equipo de quedarme sola en el moleculares "la puerta" — la pequeña máquina para hacer chorizos — que bloquearon el filo de la capacidad de Cas9, si la máquina para hacer chorizos no se rompe.

¿Qué разбивало de la cadena? El conjunto de enzimas, llamadas протеазами.

Протеазочувствительный la máquina para hacer chorizos

Imagina la proteasa como pequeñas tijeras para una proteína que flotan en el cuerpo. Su familia entera: buenos nos ayudan a digerir carnes y frijoles. Pero también los hay malos. Las células cancerosas, por ejemplo, se sopla a presión sus "malos" de la proteasa, que rompen los tejidos que la rodean, contribuyendo a su crecimiento. también pueden segregar del virus de la proteasa, que es a menudo necesario para su penetración en múltiples tejidos y células. Sikaflex y el dengue, son algunos de los que utiliza la proteasa como su arma, y la proteasa del infestan las plantas de virus ayudan a profanar la papa y otros cultivos.

Pero la proteasa no se corta por el deseo. Más bien, cada uno de ellos está diseñado sólo para un pequeño número de aminoácidos de las secuencias — "postales", que reconoce y corta.

Esto significa que el equipo puede colocar un código postal, relacionado con la протеазе — por ejemplo, de las células de cáncer — en la reestructuración de la proteína Cas9 como enlazador. Por lo tanto, la máquina para hacer chorizos será cortar sólo en las células que tienen esa específica de la proteasa, y por ende a incluir será sólo en estas células. En función de la guía de arn, el equipo puede diseñar activado CRISPR, para cortar los genes necesarios para la supervivencia — y por ende el de matar a una célula cancerosa.

En este sentido, las nuevas proteínas Cas9, han recibido el nombre ProCas9 ("pro" por "proteasa"), se convierten en pequeños espía de la máquina, que se convierten en mortales después de la activación.

el Asesino-альтруист

Para probar el concepto, los científicos presentaron infectados sikaflex las células de su nuevo ProCas9 con las guías de arn, entrenados para la búsqueda de genes compatibles con la vida de las células.

Una semana el nuevo sistema de CRISPR, destruyendo las células infectadas como "altruista de protección". Las células sanas permanecen vivos y intactos.

Esto demuestra que el sistema permanezca tranquilo en eltiempo de paz, por lo tanto, limitar геномный daños amo, dice a los autores.

En algunos experimentos, el sistema ProCas9 funcione igual de bien, el sacrificio de las personas infectadas por el virus del nilo occidental de la célula.

"Aunque es muy temprano prueba de concepto, se muestra la idea de que esto puede ser sintética, el sistema inmune", dice el autor del estudio, benjamin oaks. "Hemos creado una proteína que detecta la amenaza oculta, que se puede programar en cualquier cosa".

El Nuevo sistema de CRISPR no interferir de nuestro sistema inmunológico. Otra ventaja de la reestructuración de la proteína es que sus nuevas extremidades mejor transportan mercancías, tales como otros modifican el adn de las enzimas o indicadores luminosos en la oscuridad.

Si Cas9 obtuvo una nueva superpoderes, que nos permite realizar un seguimiento de dónde en la jaula se encuentra la proteína, o cambiar la expresión de ciertos genes, en lugar de actuar directamente estropear nuestro material genético.

El Equipo de berkeley, ya ha previsto varias opciones de uso. ProCas9 será útil para moleculares de detección o descubrimiento de fármacos nuevos. O puede limitar la circuncisión de adn de ciertas células "después de la total entrega realiza el cambio en el complejo objetivo de la tela o de la autoridad", lo que aumentará considerablemente el perfil de seguridad de la herramienta, especialmente en el ámbito clínico.

Pero lo más interesante de todo esto es que no estamos atados a un mecanismo de CRISPR, que nos ha dotado la naturaleza. Estas proteínas cuidado puede optimizar y poner en estructuras que no se encuentran en la naturaleza, pero que poseen ciertas propiedades para su uso en células humanas, la investigación o el tratamiento, dice savage.

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