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Harvard, MIT Machen Umstrittene CRISPR-Gen-Editing-Tool Leistungsfähiger

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HEALTH NEWS

Jüngste Fortschritte bei der Bearbeitung von DNA haben das Potenzial, ein breiteres Spektrum zu behandeln. Palette von menschlichen Krankheiten als je zuvor. Aber Wissenschaftler müssen immer noch das Problem lösen, diese Veränderungen in allen Zellen des Körpers zu machen, die sie brauchen.

Jetzt hat eine Gruppe von Forschern des Broad Institute der Harvard University und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ein kleineres Enzym identifiziert, das es einfacher macht, die Gen-Editier-Maschinerie direkt in Zellen im Körper zu bringen - servidor dedicado gratis.

Dieses Schneide-Genom-Editing-System - bekannt als CRISPR - wird bereits verwendet, um die DNA von Labortieren präzise zu verändern.

Die Forscher hoffen, mit der Methode schließlich auf menschliche Krankheiten abzielen zu können. Durch die Deaktivierung oder Veränderung von Genen in menschlichen Zellen könnten Wissenschaftler eines Tages in der Lage sein, Krankheiten zu behandeln, die von zystischer Fibrose bis zu Herzerkrankungen und Diabetes reichen.

Bei einigen Krankheiten könnten Wissenschaftler Stammzellen aus dem Blut extrahieren und sie mit CRISPR verändern. Sie würden dann die veränderten Zellen an den Körper des Patienten zurückgeben.

Bei anderen Krankheiten müssen Wissenschaftler jedoch einen behinderten Virus verwenden, um das gesamte CRISPR-System an Zellen zu liefern. Dieses Paket muss ein bakterielles Enzym - bekannt als Cas9 - enthalten, das die DNA schneidet und ein Stück RNA, das das Enzym an die richtige Stelle leitet.

Einmalige Injektion könnte das Cholesterin dauerhaft senken, Herzinfarkt-Risiko »

Wissenschaftler lösen a. Lieferproblem

Eines der vielversprechendsten Transportvehikel oder Vektoren zur Abgabe von CRISPR in Menschen ist das Adeno-assoziierte Virus (AAV). Dieser Vektor ist nicht dafür bekannt, eine menschliche Krankheit hervorzurufen, und wurde bereits in Europa für die Verwendung in klinischen Studien zugelassen.

AAV verfügt jedoch über eine begrenzte Frachtkapazität. Dies macht es schwierig, alle für die Bearbeitung des Genoms erforderlichen Teile zu verpacken.

Eine Lösung wäre, einen Vektor zu finden, der mehr tragen kann. Aber AAV hat bereits eine nachgewiesene Erfolgsbilanz. Stattdessen haben Forscher vom Broad Institute versucht, ein kleineres Cas9-Enzym zu finden, das leichter in AAV passt.

Dabei wurden etwa 600 Cas9-Enzyme verschiedener Bakterienstämme gesichtet. Die Forscher beschränkten diese Liste auf sechs potenzielle Kandidaten.

"Glücklicherweise hat sich eines dieser kleineren Cas9-Proteine ​​als geeignet für die Entwicklung der in diesem Papier beschriebenen Methodik erwiesen", sagte Eugene Koonin, leitender Forscher beim National Center for Biotechnology Information und Mitautor. über die Studie, in einer Pressemitteilung.

Das Cas9 - Enzym, das in , heute in Nature veröffentlicht, vorgestellt wird, stammt von den Bakterien Staphylococcus aureus , die Staphylokokken - Infektionen verursachen können. Menschen. Es ist 25 Prozent kleiner als das derzeit mit CRISPR verwendete, das aus Streptococcus pyogenes stammt.

Wissenschaftler können jetzt das menschliche Genom mit einem Buchstaben nach dem anderen bearbeiten »

. Dünneres Enzym wirksam beim Gen-Editieren

Nachdem das Verpackungsproblem gelöst war, versuchten die Forscher zu testen, ob das kleinere Cas9-Enzym genauso gut funktioniert wie die aktuelle Version.

Sie untersuchten die Anzahl der unbeabsichtigten Schnitte oder Fehler, die Cas9 in andere DNA-Bereiche einbrachte. In dieser Hinsicht war das kleinere Cas9 genauso genau wie das Enzym aus S. Pyogene .

Als nächstes haben die Forscher das kleinere Cas9 für eine mögliche Behandlung von Herzerkrankungen entwickelt. Forscher injizierten das AAV-Liefersystem - mit dem kleineren Cas9 im Schlepptau - in die Leber von Mäusen.

Das Ziel für Cas9 war ein Gen namens PCSK9, das mit hohem Cholesterin und Herzerkrankungen assoziiert ist. Einmal geliefert, machte Cas9 Schnitte zu diesem Gen und deaktivierte es effektiv.

Eine Woche nach der Behandlung fielen die Cholesterinspiegel in den Mäusen ab. Diese Effekte dauerten bis zu einem Monat. Wie bei anderen vielversprechenden Gen-Editing-Techniken wird CRISPR wahrscheinlich auch Rückschläge erleiden.

Aber der Erfolg der Forscher ergänzt die Werkzeuge, die für die Bearbeitung der Gene von Menschen zur Verfügung stehen.

"Unser langfristiges Ziel ist es, CRISPR als eine therapeutische Plattform zu entwickeln", sagte Feng Zhang, ein führender Forscher des Teams, ein Mitglied des Broad Institute und ein Forscher am McGovern Institute for Brain Research am MIT. "Dieses neue Cas9 bietet ein Gerüst, um unser Cas9-Repertoire zu erweitern und uns dabei zu helfen, bessere Krankheitsmodelle zu entwickeln, Mechanismen zu identifizieren und neue Behandlungsmethoden zu entwickeln. "

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DNA Editing Faces Ethical. Hürden

Die CRISPR steht auch vor anderen Herausforderungen, bevor sie in großem Umfang zur Behandlung von Krankheiten des Menschen eingesetzt werden kann.

Eins ist seine Sicherheit. CRISPR ist schneller und einfacher zu verwenden als andere Gen-Editing-Techniken. Aber das bedeutet nicht, dass es genauer ist. Off-Target-Schnitte zu DNA können auftreten, wenn die Sequenz ähnlich, aber nicht identisch mit der Guide-RNA ist. Dies könnte unbeabsichtigte - und möglicherweise tödliche - gesundheitliche Folgen haben.

Die genaue Art der Genbearbeitungstechnik hat auch ethische Fragen aufgeworfen. Die Technik könnte verwendet werden, um Krankheiten zu heilen, aber sie könnte auch verwendet werden, um Eigenschaften wie Intelligenz oder körperliche Erscheinung in sogenannten "Designerbabys" zu verbessern. "

Einige dieser Veränderungen könnten an der menschlichen Keimbahn - Sperma, Eier und Embryonen - vorgenommen werden, so dass sie an zukünftige Generationen weitergegeben würden.

Als Reaktion auf diese Bedrohung hat eine Gruppe von Biologen - einschließlich des Erfinders des CRISPR-Ansatzes - ein weltweites Verbot für den Einsatz dieser Technik beim Menschen gefordert. an Nachkommen weitergegeben werden.

Das Moratorium würde Wissenschaftlern, Ethikern und der Öffentlichkeit Zeit bieten, die potenziellen Auswirkungen dieser Methode zu untersuchen.

"Wir sorgen uns darum, dass Menschen Veränderungen vornehmen, ohne zu wissen, was diese Veränderungen im Hinblick auf das Gesamtgenom bedeuten", sagte Dr. David Baltimore, ein Mitglied der Gruppe, gegenüber der New York Times (5. ). "Ich persönlich denke, wir sind einfach nicht schlau genug - und werden es auch nicht für sehr lange Zeit sein - sich über die Konsequenzen einer Veränderung der Vererbung, selbst in einer einzelnen Person, wohl zu fühlen. "

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April 6, 2018