CRISPR è diventato più potente, grazie «interruttore»

Con tutti i suoi incredibili opportunità di modifica dei geni, meccanica CRISPR ricorda strumento di potere con fracassato interruttore. Basti pensare a questo proposito: l'intero meccanismo CRISPR si articola in vitro, e dopo il completamento è sempre attivo, incluso, funziona. Dopo l'introduzione di animali o esseri umani, CRISPR comincia a vagare per tutto il corpo in cerca di destinazione del gene, che deve modificare o distruggere, fino a quando non perde la forza e non compresi dal corpo.

L'Indebolimento del controllo molecolare strumento di potere, ovviamente, non sarà la soluzione ideale: si può esagerare e distruggere non bersaglio geni. E se qualcosa va storto, non è immediato modo per disattivare il meccanismo, prima che possa causare danni.

All'inizio Di questo mese il team dell'università della California a Berkeley ha cercato di domare la bestia CRISPR. Utilizzando la tecnica di permutazione circolare, la squadra реорганизовала CRISPR programmabile strumento ProCas9, che in silenzio si nasconde nelle cellule, fino a quando non si sveglieranno fattori esterni — ad esempio, un'infezione virale.

Questo «un ulteriore livello di sicurezza» limita la capacità di modificare CRISPR un sottoinsieme di cellule «per il taglio preciso», dice l'autore dello studio il dottor David Savage.

Inoltre, ProCas9 può potenzialmente rispondere a logiche di dati di input, come «e» o «no», il che significa che sarà attivato solo nel rispetto di un certo insieme di istruzioni — per esempio, «questa cellula tumorale» o «questa cella treno» porterà alla risposta «donare la gabbia», che attiva CRISPR e darà indicazione di tagliare i geni necessari per la sopravvivenza. La ricerca è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista Cell.

Prendere il controllo CRISPR

Lasciate leggermente rinfresco di memoria: CRISPR come strumento di modifica dei geni, in realtà rappresenta molecolare duo. La prima parte della guida di RNA, questo è un piccolo sanguinosa segugi, che cercano il gene bersaglio.

Una volta che il gene catturato, la seconda componente — Cas9 — viene attivata per eseguire il taglio. A differenza delle guide di RNA, che consistono di lettere, Cas9 è una proteina. E ' con questo componente deciso di giocare gli scienziati di Berkeley.

«Ampia è l'obiettivo del nostro lavoro — domare e per l'uso di persone e di mettere via le cose inutili, non appartenenti all'editing del genoma», dice Savage.

Che cosa si può fare con proteine? Immaginate una lunga catena di palline numerate (aminoacidi), scarabocchiato in una complessa struttura tridimensionale. Tagliare la catena e in grado di riorganizzare le perline in modo che la loro posizione sul filo diverso da quello originale, e metterli in un nodo o due quando si riapre il collegamento di proteine del filo.

Proprio questo, infatti, ha fatto la squadra. Questo trucco si chiama «circolare di scambio» e la trasforma proteine di origine in modo che lui appare un nuovo inizio e la fine — e si piega in una forma diversa. Questa enorme operazione a livello molecolare, che di solito distrugge la funzione della proteina.

Gli Autori dicono che non sono sicuro che funzionera ' con qualcosa di così complesso come Cas9.

Incredibile, ma Cas9 era quasi pasta. La squadra ha cercato di tagliarlo in molti punti, prima di trovare il copriletto, che hanno conservato la funzione di una proteina, ma nel 10% dei casi пересобранный Cas9 lavorato quasi come l'originale.

Qui c'è un astuto momento: quando viene ripristinata la connessione ai filamenti di proteine squadra buttata in molecolari «cancello» — piccolo linker — che ha bloccato la capacità di taglio Cas9, se il linker non era rotto.

Che cosa è schiantato catena? Set di enzimi, chiamati proteasi.

Протеазочувствительный linker

Immaginate di proteasi come piccole forbici per proteine che galleggiano nel corpo. La loro intera famiglia: buone aiutano a digerire bistecche e fagioli. Ma c'e cattivi. Le cellule tumorali, per esempio, pompato i propri «cattivi» della proteasi, che strappano i tessuti circostanti, favorendo la loro crescita. possono secernere le proteasi virali, che spesso è necessario per la loro penetrazione in multipli di cellule e tessuti. Zeke e dengue sono tra coloro che utilizzano proteasi come armi, e proteasi da infettare le piante virus aiutano a profanare le patate e altre colture.

Ma proteasi non tagliare a piacimento. Piuttosto, ognuno è progettato solo per un piccolo numero di sequenza dell'amminoacido — «postale», che riconosce e taglia.

Questo significa che la squadra può inserire un certo codice di avviamento postale, corrispondente proteasi — ad esempio, delle cellule tumorali — in riorganizzato proteine Cas9 come linker. In questo modo, il linker è tagliato solo nelle cellule che hanno questa specifica proteasi, e quindi sarà attivata solo in queste cellule. A seconda della guida di RNA, un team in grado di progettare attivato CRISPR per tagliare i geni necessari per la sopravvivenza — e quindi uccidere la cellula tumorale.

In questo senso nuove proteine Cas9, hanno ricevuto il titolo di ProCas9 («pro» a causa di «proteasi»), si trasformano in piccoli spia della macchina, che diventano letali dopo l'attivazione.

Killer-altruista

Per testare il concetto, gli scienziati hanno presentato infetti Zeke cellule suo nuovo ProCas9, dotato di guide di RNA, addestrati per la ricerca di geni che supportano la vita delle cellule.

Per una settimana, il nuovo sistema CRISPR ha distrutto le cellule infette come «altruistica di protezione». Le cellule sane sono rimasti vivi e sono vergini.

Questo ha dimostrato che il sistema è rimasto calmo intempo di pace, limitando così il danno genomico padrone, dice gli autori.

In alcuni esperimenti sistema ProCas9 ha lavorato bene, si sacrifica infettate con il virus del Nilo Occidentale delle cellule.

«Anche se è molto presto conferma concetto, dimostra l'idea di quello che potrebbe essere il sistema immunitario sintetico», dice l'autore dello studio Benjamin Oaks. «Abbiamo creato una proteina, che minaccia nascosta, che può essere programmato per qualsiasi cosa».

Il Nuovo sistema CRISPR improbabile per evitare che il nostro sistema immunitario. Un altro vantaggio di regolazione di proteine è che le nuove punte di tollerare meglio i carichi, come altri modificazione del DNA enzimi o indicatori, bagliore nel buio.

Se Cas9 ottenuto un nuovo super potere, che ci permette di tenere traccia di dove in gabbia è una proteina o modificare l'espressione di alcuni geni — direttamente invece di rovinare il nostro materiale genetico.

Il Team di Berkeley già ha fornito diverse opzioni di utilizzo. ProCas9 sarà utile per lo screening molecolare del o di apertura di farmaci. O può limitare la circoncisione del DNA le cellule «dopo un recapito esegue la modifica di un complesso a destinazione tessuto o organo», che permetterà di migliorare notevolmente il profilo di sicurezza dello strumento, soprattutto in ambito clinico.

Ma la cosa più interessante in tutto questo è che non siamo legati al meccanismo CRISPR che ci ha dato la natura. Queste proteine possono essere accuratamente ottimizzare e mettere in wireframe, non presenti in natura, ma con le proprietà necessarie per l'utilizzo nelle cellule umane, di ricerca o di trattamento, ha detto Savage.

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