CRISPR’den daha mı iyi? Gen Sorunlarını Düzeltmenin Başka Bir Yolu Daha Güvenli ve Çok Yönlü Olabilir


Dizisini değiştirmek için DNA’yı kesen CRISPR gibi araçlar, bazı genetik hastalıkların tedavisi için kliniğe cazip bir şekilde yaklaşıyor. Ancak ilgi odağı olmaktan uzak olan araştırmacılar, DNA dizisini değişmeden bırakan bir alternatif konusunda giderek daha fazla heyecan duyuyorlar. Bu moleküler araçlar, epigenomu, DNA’yı süsleyen kimyasal etiketleri ve bir genin ifadesini ve nihayetinde nasıl davrandığını yöneten çevreleyen proteinleri hedefler.

Son birkaç yılda farelerde yapılan bir dizi çalışma, epigenom düzenlemenin, genleri açıp kapatmak için DNA’yı düzenlemekten potansiyel olarak daha güvenli, daha esnek bir yol olduğunu öne sürüyor. Geçen ay Washington DC’deki bir gen terapisi toplantısında açıklanan bir örnekte, bir İtalyan ekibi, hayvanların kolesterol seviyelerini aylarca düşürmek için farelerde bir genin ifadesini azalttı. Diğer gruplar, kanserden ağrıya, ölümcül bir beyin bozukluğu olan Huntington hastalığına kadar her şeyi tedavi etmek için epigenom düzenlemeyi araştırıyor.

Değişikliklerin kalıcı olduğu ve istenmeyen sonuçlar içerebildiği DNA düzenlemesinin aksine, epigenomik düzenlemelerin zararlı hedef dışı etkilere neden olma olasılığı daha düşük olabilir ve tersine çevrilebilir. Ayrıca, bir geni tüm gücüyle patlatmak veya tamamen silmek yerine, bir genin aktivitesini hafifçe artırarak veya azaltarak daha incelikli olabilirler. Duke Üniversitesi’nde uzun süredir epigenom düzenleme araştırmacısı Charles Gersbach, “Heyecan verici olan, teknolojiyle yapabileceğiniz çok farklı şeyler var” diyor.

DNA ve etrafına sardığı histon proteinleri üzerindeki kimyasal etiketlerin eklenmesi veya çıkarılması (bkz. şekil, s. 1035), bir geni boğabilir veya DNA baz dizisini, onu çalıştıran diğer proteinlere maruz bırakabilir. Bazı kanser ilaçları bu kimyasal etiketleri çıkarır veya ekler, ancak hastalık savaşçıları olarak sınırlı başarı elde ettiler. Bir sorun, ilaçların odaklanmamış olması, aynı anda birçok gen üzerinde etki etmesi, sadece kanserle ilgili olanları değil, bu da toksik yan etkilerle geldikleri anlamına geliyor.

Ancak epigenom düzenlemesi, hücrelerin genlerini açıp kapatmak için kullandığı aynı enzimlerin kullanılmasıyla hassas bir şekilde yapılabilir. Araştırmacılar, bu proteinlerin temel bileşenlerini, CRISPR’ın Cas9 proteininin “ölü” bir versiyonu gibi, genomdaki belirli bir yere yerleşebilen ancak DNA’yı kesemeyen bir gen düzenleyici proteine ​​bağlar. Etkileri değişebilir: Bir düzenleyici, bir geni açmak için histonlardan etiketleri kaldırabilirken, bir diğeri onu bastırmak için DNA’ya metil grupları ekleyebilir.

Yirmi yıl önce, biyoteknoloji şirketi Sangamo Therapeutics, bu yöntemi kullanarak bir geni ortaya çıkaran bir epigenom editörü tasarladı. VEGFdiyabetten nöropatisi olan kişilerde kan akışını geri kazanma umuduyla kan damarı büyümesini desteklemeye yardımcı olur. Şirket, klinik bir deneyde yaklaşık 70 hastanın bacak kaslarına editörü kodlayan DNA enjekte etti, ancak tedavi pek iyi olmadı. Şu anda Berkeley’deki California Üniversitesi’ndeki (UC) Yenilikçi Genomik Enstitüsü’nde çalışan eski bir Sangamo bilim adamı olan Fyodor Urnov, “Bunu kas dokusuna verimli bir şekilde ulaştıramadık” diyor.

Böylece şirket, DNA’yı hücrelere verimli bir şekilde iletmek için gen terapisinde uzun süredir kullanılan zararsız bir virüs olan adeno-ilişkili bir virüse (AAV) döndü. Düşünceye göre, hücrenin protein yapım mekanizması, onu sürekli olarak tedarik etmek için bir epigenom düzenleyicisini kodlayan DNA’yı kullanacaktı. Bu strateji daha umut verici görünüyor: Son 3 yılda Sangamo, farelerde beyindeki tau seviyelerini baskılayabilirAlzheimer hastalığında da rol oynayan bir protein Huntington hastalığına neden olan protein seviyeleri olarak.

Farelerle çalışan diğer ekipler, tedavi etmek için anormal derecede düşük protein seviyelerini artırmak için AAV dağıtım yaklaşımını kullanıyor. kalıtsal bir obezite şeklibirlikte Dravet sendromu, şiddetli bir epilepsi şekli. Geçen yıl, bir grup epigenom düzenlemeyi kullandı. aylarca ağrı algısıyla ilgili bir geni kapatın, opioid ilaçlara potansiyel bir alternatif. Yakın zamanda başka bir ekip, AAV’den farklı bir virüs tarafından iletilen bir epigenom düzenleyicisi olan bir geni açtı. Alkole maruz kalan genç sıçanlara enjekte ettiler; alkol, bir genin aktivitesini boğuyordu, bu da hayvanları endişeli ve içmeye yatkın hale getirdi. epigenom düzenleyici geni yeniden uyandırdı ve semptomları hafiflettiekip Mayıs ayında bildirdi Bilim Gelişmeleri.

Kontrolü ele almak

Epigenom düzenlemede, CRISPR’ın Cas9 proteininin “ölü” bir versiyonu gibi bir gen düzenleme aracı bir gen üzerinde yer alır. Ardından, ekli bir “efektör” protein, DNA ve etrafına sardığı histon proteinleri üzerindeki kimyasal etiketleri ekler veya kaldırır, gen aktivitesini yukarı veya aşağı çevirir.

N. DESAI/BİLİM

Birçok grup tarafından test edilen AAV’ler pahalıdır ve bu DNA taşıyıcıları, kodladıkları yabancı proteinlerle birlikte bir bağışıklık tepkisini tetikleyebilir. Diğer bir dezavantaj, epigenom düzenleyiciyi kodlayan DNA döngüsünün, hücreler bölündüklerinde yavaş yavaş kaybolmasıdır.

Geçen ay Washington DC’deki Amerikan Gen ve Hücre Tedavisi Derneği’nin yıllık toplantısında, gen düzenleme uzmanları AAV’lerin dezavantajlarından kaçınmak için bir alternatif sundu. San Raffaele Telethon Gen Terapisi Enstitüsü’nde Angelo Lombardo liderliğindeki grup için önemli bir adım, 2016’da o, Luigi Naldini ve diğerleri tarafından rapor edildiğinde geldi. Hücre bir petri kabındaki hücrelere üç farklı epigenom düzenleyiciden oluşan bir kokteyl eklenmesinin gen ekspresyonunu baskıladığını ve bunun hücreler bölündükçe devam ettiğini.

Bu, epigenom editörleri için DNA’yı taşımak için AAV’lere güvenmek ve bitmeyen ifadeyi zorlamak yerine, planını haberci RNA (mRNA) olarak taşımak için bir tür yağ kabarcığı olan lipid nanoparçacıklarını kullanabilecekleri anlamına geliyordu. Bu şekilde hücreler, proteini yalnızca kısa bir süre için üretirler, bu da bir bağışıklık tepkisini tetikleme veya istenmeyen yerlerde epigenom düzenlemeleri yapma olasılığı daha düşüktür. Bu tür nanopartiküller, özellikle COVID-19 aşıları için mRNA sağlamak üzere son 2 yılda yüz milyonlarca insana enjekte edildikten sonra, yaygın olarak güvenli kabul ediliyor.

İtalyan ekibin laboratuvar çalışmasını bir hayvan üzerinde başarıya dönüştürmesi birkaç yıl daha aldı. Genomik toplantısında, Lombardo’nun laboratuvarından doktora sonrası Martino Cappelluti, ekibin canlı bir geni susturmak için tasarlanmış epigenom editörlerini kodlayan mRNA taşıyan yağ parçacıklarını farelere nasıl enjekte ettiğini detaylandırdı. PCSK9, bu kolesterol seviyelerini etkiler. Strateji işe yaradı, tek enjeksiyonla PCSK9 proteininin kan seviyelerini %50 oranında bastırmak ve düşük yoğunluklu lipoprotein veya “kötü” kolesterolü en az 180 gün boyunca kesmek.

Lipid nanoparçacık yaklaşımının yakında diğer hastalık genlerine de uygulanacağını uman Urnov, “Bunu müthiş bir ilerleme olarak görüyorum” diyor. Whitehead Enstitüsü’nden Jonathan Weissman, “Buradaki en önemli şey, epigenom editörünün sürekli ifadesine sahip olmanız gerekmemesidir” diyor. Geçen yıl rapor edilen Weissman ortak liderliğindeki çalışma Hücre üzerinde uzun süreli değişiklikler yapan gelişmiş CRISPR tabanlı epigenom düzenleyiciler.

Araştırmacılar, epigenom düzenlemenin, DNA düzenleme ile güvenli bir şekilde yapılması daha zor olan birden fazla geni kontrol etmek için özellikle yararlı olabileceğini söylüyor. Bir kişinin ihtiyaç duyduğu proteinin bir kısmını ürettiği ancak yeterli olmadığı Dravet sendromu gibi hastalıkları tedavi edebilir, çünkü bu strateji, bir ışık kısıcı gibi, onu tamamen açmadan veya kapatmadan gen ifadesini modüle edebilir. Birkaç yeni şirket, epigenom editörlerini kullanarak tedavileri ticarileştirmeyi umuyor. (Gersbach ve Urnov, Tune Therapeutics’i kurdu; Lombardo, Naldini ve Weissman, bir diğerinin, Chroma Medicine’in kurucuları arasındadır.)

Heyecana rağmen, araştırmacılar epigenom düzenlemenin geniş bir etki yaratmasının zaman alacağı konusunda uyarıyorlar. UC Davis epigenetik araştırmacısı David Segal, editörlerin her zaman bazı genler üzerinde reklamı yapıldığı gibi çalışmadığını söylüyor. Bu kısmen, Seattle Washington Üniversitesi’nden epigenetik araştırmacısı John Stamatoyannopoulos’un endişelendiği gibi, araştırmacıların editörlerin hücrelere sızdıklarında tam olarak ne yaptıklarını anlamadıkları için olabilir. “Bu bir kara kutu” diyor.

Yine de Stamatoyannopoulos, epigenom düzenlemenin “muazzam bir vaat” içerdiği konusunda hemfikir. Şimdi, araştırmacıların epigenom editörlerinde ince ayar yapmaları, onları diğer hastalık genleri ve dokuları üzerinde denemeleri ve insanlara taşınmadan önce güvenlik açısından daha büyük hayvanlarda test etmeleri gerekiyor.


Kaynak : https://worldnewsera.com/news/career-jobs/better-than-crispr-another-way-to-fix-gene-problems-may-be-safer-and-more-versatile/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir