CRISPR-a-chip puede convertirse en un instrumento para el diagnóstico del cáncer

CRISPR, el niño de la biología moderna, no crece por días y por horas. Se cultiva desde incomprensible parte bacteriana protectora del sistema inmunitario en una herramienta para el tratamiento de enfermedades genéticas, la mejora de los microorganismos, la mejora de la producción de alimentos y la destrucción de las plagas. Desde entonces, los científicos han adoptado esta herramienta de edición de genes y comenzaron a utilizar en las células de mamíferos, CRISPR fue забаррикадирован por клеточными membranas. Tecnología de edición de genes hace su magia, cortando trozos defectuosa de adn y la inserción de una sana sustitución. Todas estas acciones de вырезанию y pegar segmentos tuvieron lugar en las células vivas. Hasta ahora.

La semana pasada en el registro de CRISPR Journal se publicó un estudio, finalmente освободившее CRISPR de su celular en la cárcel. Sustitución de un componente de la "resistencia" CRISPR la alternativa de la versión, los científicos del Instituto de edición de genes en delaware desarrollado un nuevo sistema de CRISPR, que se puede cortar libremente flotante de adn en el tubo de ensayo.

Para ayudar en la realización de reacciones tubo se rellena con клеточными extractos: conjunto de enzimas y de otras biomoléculas necesarias para el trabajo de CRISPR.

En el que la ruptura?

Diagnóstico de milagro

Hacer CRISPR a trabajar fuera de la célula puede parecer extraña académica de la tarea, pero durante el desarrollo del sistema, los científicos tenían en mente dos objetivos específicos.

En primer lugar, esta herramienta permite a los científicos a la vez hacer un poco genéticos de las penetraciones, mientras que las versiones anteriores eran limitadas de modificar el adn dentro de un mismo gen. Esta es una gran noticia para la medicina personalizada, especialmente en el diagnóstico del cáncer; muchos tipos de cáncer tienen mutaciones en varios lugares, que responden a diferentes tratamientos de manera diferente.

Antes de comenzar el tratamiento, los médicos a menudo se envían биопсийный la muestra del tumor de un paciente en la secuenciación de adn. Este importante paso ayuda a identificar muchas de las mutaciones genéticas que conducen a un crecimiento o la diseminación de un determinado tumor.

Con la nueva herramienta de los científicos pueden imitar con precisión estas mutaciones en el sintético de fragmentos de adn en un tubo de ensayo, en esencia, recreando el cáncer en un ambiente controlado. Esto le da a los científicos el acceso a los recursos biológicos en las vías afectadas por mutaciones, y puede ayudar en la creación personalizada de la estrategia de tratamiento.

Lo Que es aún más impresionante, este tipo de diagnóstico se puede realizar en un solo día. "Esto es especialmente importante para el diagnóstico relacionada con el cáncer, cuando se trata de minutos u horas", dice el autor del estudio dr. eric Кмиец.

Кмиец no vio por primera vez en CRISPR herramienta de diagnóstico. Sobre el hecho de que además de la terapia génica CRISPR puede poderosamente a mostrar en el diagnóstico, estaba claro desde hace mucho tiempo. Anteriormente hemos escrito acerca de que los dos grupos de científicos , que efectivamente se alimentan de virus sikaflex, el dengue o peligrosas que las cepas de vph que causan cáncer de cuello uterino.

Кмиец afirma que su invento requiere "significativamente" menos tiempo para confirmar el cáncer fuera del cuerpo, principalmente debido a la capacidad de realizar varias ediciones a la vez.

Al reconocer el potencial y la rentabilidad de CRISPR como una herramienta de diagnóstico Кмиец y sus colegas ya busca socio comercial para el desarrollo de los tecnólogos de la "CRISPR-a-chip" para el diagnóstico del cáncer.

Si dejar de lado directos de la aplicación, el equipo de científicos también espera ampliar las posibilidades terapéuticas de las CRISPR hasta mucho más amplio conjunto de enfermedades en humanos. Los instrumentos existentes CRISPR es ideal para el tratamiento de enfermedades causadas por mutaciones en un solo gen, tales como anemia de células falciformes o la enfermedad de huntington. Pero ya que el trabajo de Кмиеца centra en varios genes a la vez, puede conducir al tratamiento de las enfermedades más complejas participación en el origen — de múltiples mutaciones en varios genes — si estas mutaciones están bien caracterizados.

Través de la lente

El Aislamiento de CRISPR en el tubo de ensayo tiene otra ventaja: permite a los científicos entender lo que sucede antes, durante y después de la edición. Y dado que los ensayos clínicos CRISPR activamente avanzan, es importante entender cómo hacer la tecnología más precisa y eficaz.

CRISPR ya ha logrado mucho, pero la verdad incómoda es que los científicos aún no están muy seguros de cómo herramienta de trabajo, cayendo en la jaula. Como instrumentos de comunicación con los demás биокомпонентами en la jaula? Se corta sólo el destino de adn o tijeras pueden ir pregonando en determinadas circunstancias?

"Cuando se trabaja con CRISPR el interior de la célula, se trabaja en el recuadro negro en el que no se puede observar los mecanismos que hacen estas cosas increíbles", dice Кмиец. "Usted puede ver los resultados, es decir, la modificación de los genes, pero como has llegado hasta aquí no es obligatorio, y esto es importante para asegurarse de que la seguridad CRISPR para el tratamiento de los pacientes".

Limitando CRISPR una serie de reacciones bioquímicas en el tubo de ensayo, los científicos ofrecen una manera de considerar los complejos moleculares de la interacción, que se celebran durante el corte del adn, la sustitución de genes y otros procesos. El enfoque exclusivamente редукционистский. Pero le бесклеточной que el sistema funcione como Arduino, experimentar con las posibilidades de CRISPR y crear nuevos biológicos herramientas que y difícil.

la Sustitución de

El Instituto de edición de genes casi de inmediato se encontró con el problema en la elaboración de su бесклеточную sistema.

Problemático niño se encontraba Cas9, ножничный proteína que se utiliza en sistemas de CRISPR. Cuando los científicos замешалиcon плазмидной de adn de tipo circular de adn, que los científicos a menudo utilizan para la entrega de genes en células in vitro, la proteína fue absolutamente inactivo.

Resultó que Cas9 debe sustituir por Cpf1 (él mismo Cas12a), otro miembro de la creciente biblioteca de Cas-proteínas. Por primera vez al aire en 2015, Cpf1 ya ha demostrado su utilidad en la creación de ratones transgénicos y el ajuste de la mutación causante de la distrofia muscular. No hace mucho tiempo Cpf1 se utilizó en el sistema de DETECTR para combatir los virus que causan el cáncer. El de esta proteína un futuro brillante: la empresa Editas, редактирующая genes, лицензировала para su ulterior desarrollo en el año 2016.

El Cambio ha funcionado. El sistema CRISPR-Cpf1 llegó en una acción en el tubo de ensayo. En el transcurso de varios experimentos, los científicos han demostrado que la libre de células, el sistema puede repetir la mayoría de las redacciones, que CRISPR realiza en el interior de la célula. Lo que es notable, tijeras, se ha disparado un poco, como el Cas9. Cuando Cas9 hace el corte, se deja сверхгладкие "обрубленные los extremos" en el seccionado de adn. Esto dificulta la introducción de nuevos trozos de material genético. Ya que los extremos es muy suave, instrumental requiere una alineación precisa de reemplazo de la unidad de adn para que él se deslizó en su lugar.

Y por el contrario, Cpf1 deja la "pegajosa" los extremos. Estos trozos de adn son como los hombros, como si la cinta adhesiva compatibles con la captura de reemplazo de adn. Tal vez por eso, Cpf1 funciona mejor que Cas9, in vitro, pero queda por comprobar.

El Sistema de Кмиеца es sólo uno de los ejemplos de cómo se haya avanzado CRISPR. Porque CRISPR sigue creciendo, sus desarrolladores nos prometen mucho de nuevo que ni siquiera podríamos imaginar no podemos.