Eine neue Form des Genom-Editier-Tools CRISPR-Cas9 scheint das Spektrum der mit dieser Technologie behandelbaren Krankheiten erheblich zu erweitern, da Wissenschaftler die vier "Buchstaben" der DNA präzise in beliebige andere Buchstaben umwandeln und beliebige Abschnitte einfügen oder löschen können von DNA - alles effizienter und präziser als frühere Versionen von CRISPR. Entscheidend ist, dass Wissenschaftler am Montag berichteten, dass dies alles erreicht wird, ohne dass die Doppelhelix durch ein Genom-Scrambling gekürzt werden muss, wie dies beim klassischen CRISPR und vielen seiner Ableger der Fall ist.
Die CRISPR-ites erfuhren in diesem Monat von Neuigkeiten über dieses „Prime-Editing“, als die Erfinder es bei einem Treffen im Cold Spring Harbor Laboratory enthüllten. Seitdem "war die Aufregung spürbar", sagte der Gentechniker Fyodor Urnov von der University of California in Berkeley, der nicht an der Forschung beteiligt war.
"Ich kann die Bedeutung dieses Themas nicht übertreiben", sagte er und verglich die Schaffung immer neuer Arten von Technologien zur Bearbeitung des Genoms mit der Schaffung von Superhelden mit unterschiedlichen Fähigkeiten: "Dies könnte ein nützlicher Rächer für die Bearbeitung des Genoms sein." Gemeinschaft, vor allem bei der Übertragung der Grundlagenforschung in die Klinik “, um Krankheiten zu heilen, die von Sichelzellen bis hin zu Mukoviszidose reichen.
Die Erfinder von Prime Editing, angeführt von David Liu vom Broad Institute of MIT und Harvard, und Postdoktorand Dr. Andrew Anzalone, sagen, dass es das Potenzial hat, 89% der bekannten krankheitsverursachenden genetischen Variationen in der DNA zu korrigieren verursacht Sichelzelle zu den überflüssigen vier Buchstaben, die Tay-Sachs-Krankheit verursachen. Insgesamt geben sie an, 175-Änderungen in menschlichen und Mauszellen vorgenommen zu haben.
"Es gibt mehr als 75,000-DNA-Veränderungen im Zusammenhang mit genetisch bedingten Krankheiten", sagte Liu Reportern vor der Online-Veröffentlichung in der Natur Beschreibung der Haupteditoren. "Zusammen decken sie all dies ab."
Laut Liu hat sich das Prime-Editing gegenüber CRISPR-Cas9 (und allen Optimierungen, die die Forscher in den letzten sieben Jahren vorgenommen haben) in mehrfacher Hinsicht entscheidend verbessert. Es kann jedes der vier DNA-Nucleotide oder "Buchstaben" - bezeichnet mit A, T, C und G - in eine beliebige andere, insgesamt 12-Möglichkeiten umwandeln.
Eine von Lius früheren CRISPR-Erfindungen, genannt Basisbearbeitungkönnen nur vier dieser Änderungen vornehmen: C-zu-T, T-zu-C, A-zu-G und G-zu-A. Es kann zum Beispiel die Sichelzellen-verursachende Mutation im Hämoglobin-Gen nicht korrigieren, was erfordert, dass ein T an einer bestimmten Stelle in ein A geändert wird.
"Prime Editing", so Urnov, "eignet sich hervorragend zur Reparatur von [solchen] Punktmutationen", die die Ursache für einige von 7,000 vererbte genetische Krankheiten sind.
Im Gegensatz zu anderen CRISPR-Formen können erstklassige Redakteure diese Reparaturen leicht in nicht teilenden Zellen wie Neuronen und Muskelzellen durchführen, die von Genom-Redakteuren als Ziel für die Behandlung von Krankheiten angesehen werden, die von Duchenne-Muskeldystrophie bis zum Rett-Syndrom reichen.
Primeditoren können nicht nur ein Nukleotid durch ein anderes ersetzen, sondern auch eine genaue Anzahl von Nukleotiden an einer bestimmten Stelle im Genom entfernen. Zum Beispiel entfernten die Wissenschaftler von Broad (aus menschlichen Zellen, die in Laborschalen wachsen) die vier Nukleotide im Gen HEXA, die die Tay-Sachs-Krankheit verursachen. An anderer Stelle konnten sie bis zu 80 entfernen.
"Es sieht so aus, als würde das Prime-Editing der Genom-Editing-Community einige neue Funktionen bieten", sagte der Biochemiker Benjamin Kleinstiver vom Massachusetts General Hospital, dessen Forschungsschwerpunkte darin liegen, das Genom-Editing in "molekulare Medizin" umzuwandeln.