Revoluție în tehnologia CRISPR – Țintirea precisă a oricărei gene cu o nouă enzimă

O nouă metodă dezvoltată de inginerii Universității Duke permite accesul la aproape orice genă, spre deosebire de tehnologia CRISPR inițială, care putea ținti din genomul uman doar 12,5%. Devine astfel posibilă țintirea și tratarea unei game mai largi de boli.

Nature Communications a publicat studiul, realizat și cu colaboratori de la Universitatea Harvard, Massachusetts Institute of Technology, Facultatea de Medicină a Universității Massachusetts, Universitatea din Zürich și Universitatea McMaster.

Pranam Chatterjee, profesor asistent de inginerie biomedicală la Duke, a spus: „Cu acest nou instrument putem ținti aproape 100% din genom cu mult mai multă precizie,”.

Să ne reamintim sistemul CRISPR-Cas

CRISPR-Cas permite bacteriilor să țintească și să distrugă DNA virusurilor invadatoare folosind molecule RNA și proteine asociate CRISPR (Cas), fiind un sistem imunitar bacterian. De la descoperirea acestei tehnologii de editare genetică , cercetătorii au concurat pentru dezvoltarea unor noi sisteme CRISPR destinate terapiei genice și ingineriei genomice.

Pentru realizările sale și potențialul de a schimba viitorul, tehnologia CRISPR a fost recompensată cu Premiul Nobel pentru Chimie 2020.

Echipa a examinat potențialele utilizări terapeutice în boli genetice inaccesibile sistemului standard. Primele teste au vizat sindromul Rett, o afecțiune neurologică progresivă întâlnită mai ales la femei tinere, provocată de una dintre opt mutații diferite ale unei gene.

Al doilea test a vizat boala Huntington, o afecțiune neurologică ereditară rară care produce degenerarea neuronilor cerebrali. Cu noua tehnologie, echipa a deschis posibilități terapeutice pentru ambele boli prin modificarea unor mutații anterior inaccesibile .

Cum funcționează CRISPR clasic și noua enzimă?

În editarea genomului, proteinele Cas folosesc două componente importante: o moleculă RNA care orientează enzima către o anumită secvență DNA și o secvență DNA scurtă, necesară legării Cas, imediat după țintă, numită protospacer adjacent motif (PAM) . Componentele orientează corect și eficient proteinele Cas către secvența DNA țintă.

Când RNA ghid identifică secvența DNA complementară și Cas se leagă de PAM adiacent, enzima taie DNA, inițiind modificările genetice dorite. Cel mai frecvent sistem CRISPR-Cas este Cas9 din bacteria Streptococcus pyogenes (SpCas9), care necesită două baze guanină consecutive (GG).

Anterior, folosind bioinformatica, Chatterjee și echipa au descoperit și proiectat noi proteine Cas9 , inclusiv Sc++, care necesită în PAM o singură bază guanină pentru tăiere. Aceasta a permis editarea a aproximativ 50% din toate secvențele DNA.

În paralel, colaboratorii de la Harvard, conduși de Benjamin Kleinstiver, profesor asistent la Harvard Medical School, au dezvoltat o variantă distinctă, SpRY. Deși SpRY se poate lega de oricare dintre cele patru baze DNA care pot forma PAM, prefera mult mai puternic adenina și guanina.

Cum ambele sisteme aveau dezavantaje, grupul a decis să le combine cele mai bune caracteristici într-o nouă variantă, SpRyc .

Deși taie secvențele DNA țintă mai lent decât variantele anterioare, SpRYc poate edita anumite regiuni mai eficient decât enzimele convenționale.

Concluzie și comentariu

SpRYc deschide o nouă etapă a editării genetice. Potențialul enzimei contează nu doar în laborator, ci și pentru transferul în practica clinică. Eficiența și precizia mai mari ale SpRYc pot avea un rol esențial în viitorul terapiilor genice. Progresele deschid noi perspective pentru bolile genetice, iar explorarea întregului potențial al SpRYc este o călătorie captivantă pentru lumea științifică.