Boîte à outils CRISPR maîtrisé trois nouvelles astuces

CRISPR, un super-héros de l'édition de gènes, est devenu un peu plus puissant. La semaine dernière, une Science a publié trois études dans lesquelles les grands laboratoires du monde entier ont présenté les plus récents ajouts à cette méthode, en transformant un éditeur de gènes dans un détective de virus ou d'un historien qui raconte toute l'histoire des cellules de l'ADN. Comme CRISPR, ces nouvelles technologies ont obtenu les drôles d'acronymes: CAMERA, DETECTR et SHERLOCK. Le sursaut d'applications CRISPR montre clairement que les scientifiques ont étudié de loin pas toutes les applications possibles de cette technologie.

Pour transformer CRISPR dans le présent multitool, les scientifiques ont dû исхитриться: CAMERA, cellulaire, l'enregistreur utilise l'anneau d'ADN pour la lecture de l'histoire de la cellule – par exemple, pour en savoir sur les antibiotiques ou les toxines.

SHERLOCK, au contraire, est ajouté à la «sacrifiés» des molécules d'ARN qui sont coupés en présence de l'ADN d'un virus ou d'un cancer, pour déclencher un signal positif. Il se manifeste sous la forme de la ligne bleue sur une bande de papier, comme dans le test de grossesse.

«Tout cela témoigne de la très créative des moyens auxquels ont recours les gens pour les forcer à travailler découvertes dans le domaine de CRISPR et de créer ces synthétiques de la voie», explique le dr Dave Savage, de la protéine d'ingénieur de l'université de Californie à Berkeley, n'acceptant de participer à la recherche.

Cellulaire enregistreur

Boîtes Noires de l'avion sont une ressource précieuse pour les enquêteurs, lorsque le vol se passe mal. Exactement les chercheurs ont longtemps espéré inventer cellulaire dans le temps de la machine, qui documente les événements de la vie des cellules de la dose de rayonnement, des éclats de médicaments, les crises internes de l'agitation, ce qui conduit à une détérioration de la santé de la cellule.

Peut-être mieux que d'étudier l'histoire des cellules de l'ADN?

Le Docteur David Liu de l'université de Harvard a profité de la capacité de CRISPR exactement de couper l'ADN et a développé le «moléculaire de l'historien» par le nom de la CAMERA (CRISPR-mediated analogique multi-event recording apparatus).

Voici comment il fonctionne. Pour commencer, les scientifiques changent le guide de CRISPR molécule «guide» de l'ARN dans les cellules de la bactérie pour qu'elle fonctionne seulement après le déclenchement de la gâchette: supposons que, saisie d'un antibiotique ou d'une autre attaque chimique. Après l'activation, le guide de l'ARN affiche Cas9, ciseaux CRISPR, à un emplacement cible. Sans guide de l'ARN ne sera pas de trancher.

En plus de la rénovation d'un système CRISPR l'équipe a également donné aux cellules de deux supplémentaires d'un morceau d'ADN codé dans la circulaire d'ADN appelé plasmide. Habituellement, la cellule exprime deux plasmides à une vitesse constante. Mais dès que s'active le guide de l'ARN, il est (et Cas9) est l'un des plasmides et la mange, laissant l'autre intact.

Par Conséquent, les scientifiques peuvent facilement mesurer la relation entre les deux plasmides. Grâce à ce système, les scientifiques ont pu savoir si une cellule est exposée aux effets de la tétracycline, la célèbre antibiotique.

Le système fonctionne uniquement avec les cellules bactériennes. Liu et son équipe ont ensuite développé un deuxième méthode CAMERA, qui utilise modifié Cas9. Au lieu de couper le gène cible, ces ciseaux trouvent une lettre de l'ADN et de changer par un autre.

Comme avant, le système est activé uniquement en réponse à des signaux de médicaments, nutriments, lumière ou même de molécules de signalisation de la cellule, comme ceux qui sont liés au cancer. L'enregistreur n'est pas seulement enregistre la présence de signal; l'extraction de la part des lettres de l'ADN, qui ont subi un remplacement, l'équipe peut également déterminer la durée et la force.

Contrairement aux cellules d'enregistreurs de la génération précédente, le système Liu высокочувствительна et ne nécessite qu'une douzaine de cellules pour générer un signal fort. SCRIBE, semblable enregistreur, conçu par le dr Timothy Lu au MIT encore en 2014, exige un «ordre de grandeur» plus de cellules pour en extraire suffisamment de signal faible.

CAMERA a d'autres fonctions utiles. L'outil peut, par exemple, d'enregistrer plusieurs signaux en même temps. Les données peuvent également être effacer, en utilisant des médicaments qui renvoient le rapport de plasmides à son niveau initial.

Lu impressionné. Un nouvel emploi, selon lui, «vraiment belle» et «important». Bien que toute application médicale nécessitera un long chemin, ce système peut aider à identifier les polluants de l'environnement ou même de suivre certaines signaux moléculaires qui transforment des cellules souches en neurones, les muscles ou d'autres types de cellules.

les Chasseurs de virus

Deux autres études consacrées à transformer CRISPR dans le sensible à l'outil de diagnostic.

DETECTR utilise l'avantage de moins célèbre confrère Cas9 – Cas12.

Comme Cas9, Cas12 suit guide de l'ARN dans le but et la fauche. Mais ce travail de ciseaux ne s'arrête pas. Le groupe, sous la direction de Jennifer Дудны, l'un des inventeurs de CRISPR à l'université de Berkeley, a découvert de façon inattendue que Cas12 reste actif après la coupe de l'objectif – il a immédiatement commencé à chasser pour одноцепочечными des molécules d'ADN, en essayant de les détruire.

En Observant cette curieuse d'activité, les chercheurs ont décidé d'ajouter moléculaires neon signaux dans le guide de l'ARN, pour qu'elle brille d'un vert éclatant des couleurs après l'activation de la Cas12.

Pour prouver le concept, les chercheurs ont inventé plusieurs guides d'ARN, qui sont liés aux différentes souches de virus de papillome humain (HPV), dont certains causent le cancer du col de l'utérus. Le système DETECTR était capable de distinguer deux sont particulièrement dangereuses de la souche de HPV dans le bouillon de différents virusles souches.

«Cette protéine fonctionne comme un outil fiable pour la détection de l'ADN à partir de différentes sources», a déclaré auteur de l'étude Janice Chen. «Nous voulons repousser les limites de la technologie, qui a un potentiel d'application dans le diagnostic de la situation, où il y a un composant de l'ADN, y compris le cancer et les maladies infectieuses».

Le Verso? La voracité des Cas12 peut limiter son utilisation pour le traitement des maladies génétiques chez l'homme. Une start-up Editas déjà autorisé Cas12 pour la poursuite du développement, et de nouveau le travail des scientifiques peut l'empêcher d'ambitieux plans.

Cependant larguer des Cas12 des comptes est encore trop tôt. Alors que l'humain de l'ADN se déroule dans одноцепочечную l'ADN (et devient la cible de Cas12), cette enzyme est principalement lie avec de l'ADN génomique. C'est à la limite de la capacité de chasser les potentiels одноцепочечные de la victime, explique le dr Feng Чжн de Broad Institute, qui a écrit un travail de SHERLOCK.

SHERLOCK, basé sur le système, développé pour la première fois en 2017, – Specific High Sensitivity Reporter unlocking – utilise des Cas13 comme un outil de coupe. De Cas13, aussi, il y a un mode de débauche, dans lequel il est plongé après la destruction de l'objectif initial.

Dans le cas de SHERLOCK Zhang et ses collègues ont ajouté «sacrifiés» des molécules d'ARN qui créent le signal après le fractionnement. En présence d'un virus à ADN ou à ARN, par exemple, Siek, le virus Ebola ou le virus de la dengue – Cas13 mord virus de la cible, et sacrificatoire de l'ARN, ce qui libère toutefois un signal positif.

SHERLOCK 2.0, qui a été décrit dans la Science, la semaine dernière, 100 fois plus sensible de l'original et peut détecter jusqu'à quatre fins différentes en même temps.

Il est également très pratique sur le terrain: les réactifs sont dans le papier, la bande de terre qui s'enfonce dans l'échantillon de test. Si vous recevez une bande test est positif – pas d'outils coûteux n'avez plus besoin.

Comme DETECTR, il fait SHERLOCK est particulièrement utile pendant les manifestations. La technologie peut être facilement modifié pour le suivi des autres molécules d'ADN dans le sang, par exemple, qui sont généralement associés avec le cancer ou les cellules vieillissantes.

Ensemble de l'étude confirment croissante de la recherche de la tendance de l'étude des applications CRISPR en dehors de la thérapie génique. En comparaison avec la thérapie à base de CRISPR, ce qui nécessite de nombreuses années d'une vérification approfondie de la sécurité et de l'efficacité, ces «autres» les moyens vous peuvent tranquillement entrer dans la science et de diagnostic flux beaucoup plus rapide.

Bien que de nouveaux trucs CRISPR nécessitent des essais, les experts sont optimistes.