אסטרטגיית פריצת דרך חדשה מחזקת את עריכת CRISPR, ממזערת מחיקות גדולות ומשפרת את הבטיחות והדיוק בשינויים גנטיים. קרדיט: 2024 KAUST
חוקרי KAUST שיפרו את בטיחות עריכת הגנים של CRISPR על ידי הפחתת מחיקות DNA מזיקות ושיפור מנגנוני התיקון, תוך התקדמות לקראת טיפולים גנטיים בטוחים יותר.
אסטרטגיה פשוטה וחזקה שפותחה על ידי מדעני KAUST יכולה לעזור לשפר את הבטיחות והבטיחות דיוק של עריכת גנים CRISPR, כלי שכבר אושר לשימוש קליני לטיפול בהפרעות דם תורשתיות.
גישה זו מתמודדת עם סוגיה קריטית עם טכנולוגיית CRISPR: פעולת חיתוך הגנום בנקודות ספציפיות ואז הצטרפותו מחדש, מה שמסתכן מטבעו בפגיעה ב DNA באופן שעלול לגרום לשיבושים בקנה מידה גדול ובלתי צפוי.
בתקווה למתן את הבעיה הזו, צוות בראשות מו לי, ביולוג תאי גזע ב-KAUST, חקר מסלולי תיקון DNA המובילים למחיקות גנומיות גדולות בעקבות עריכת CRISPR בתאי גזע אנושיים.
הניתוח שלהם הוביל אותם לתהליך הידוע כ-MMEJ-mediated end joining (MMEJ), מנגנון מועד לשגיאות, שלמרות שמסוגל לתקן שברים ב-DNA, לעתים קרובות משאיר אחריו מחיקות גדולות בעקבותיו.
ממצאים גנטיים מרכזיים
החוקרים חקרו גנים שונים המעורבים בתהליך MMEJ זה ומצאו שניים שמילאו תפקידים מרכזיים – אך מנוגדים – באירועי המחיקה הלא רצויים הללו.
גן אחד, נקרא POLQ, התברר כמגביר את הסיכון למחיקות גדולות בעקבות עריכת CRISPR. השני, התקשר RPAהופיע כשומר גנומי עם השפעות הגנה.
על ידי מניפולציה של גנים אלה, עם תרופות המעכבות POLQ או באמצעות טכניקות גנטיות שמגבירות את הביטוי של RPAצוות KAUST הצליח אז להפחית את התרחשותן של מחיקות גדולות ומזיקות מבלי לפגוע ביעילות של עריכת הגנום, ובכך לשמר את השלמות הגנומית של תאי גזע ערוכים.
"גישה קלה לשימוש זו עשויה להפחית את הסיכויים של מחיקות DNA גדולות ומזיקות אלה להתרחש", אומר Baolei Yuan, לשעבר Ph.D. סטודנט במעבדה של לי ואחד מאדריכלי המחקר, יחד עם Chongwei Bi ו-Yeteng Tian מהמעבדה של לי.
שיפור מנגנוני התיקון
יתרה מכך, נמצא כי אותן התערבויות משפרות את היעילות של תיקון מכוון הומולוגיה, מנגנון הידוע ביכולתו לאפשר עריכת גנום מדויקת מבלי להוסיף מוטציות לא מכוונות.
זה בא לידי ביטוי בניסויים שכללו תאי גזע שנשאו מוטציות בשני גנים הקשורים למחלת תאי חרמש ולתסמונת Wiskott-Aldrich, שניהם הפרעות דם תורשתיות. על ידי מודולציה POLQ אוֹ RPAהחוקרים השיגו עריכת גנים מדויקת ואמינה ביותר בתאים אלו.
הממצאים מסמנים צעד משמעותי קדימה בשכלול טכנולוגיית CRISPR, טוען לי. "זה באמת מרגש כי זה אומר שאנחנו מתקרבים לטיפולים בטוחים ויעילים יותר למחלות גנטיות", הוא אומר.
עם בקשת פטנט זמנית שהוגשה לאסטרטגיה חדשנית זו, הצוות ממשיך לחקור את המנגנונים מאחורי מגוון רחב יותר של מוטציות לא רצויות ולחדד את הטכניקות שלו להפיכת CRISPR לבטוחה ויעיל יותר.
"השגת יעילות גבוהה וגם בטיחות נותרה אתגר הדורש פיתוח נוסף", אומר לי, "והמעבדה שלנו נשארת בחזית, מחפשת פתרונות חדשים".
