CRISPR kombiniert mit einem neuen chemischen Verfahren für eine präzisere Bearbeitung

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Die als CRISPR bekannte Gen-Editing-Technik hat die biologische und medizinische Forschung in den letzten zehn Jahren beschleunigt, indem sie es Wissenschaftlern ermöglicht, DNA in menschlichen Zellen fast so einfach wie mit einer Schere zu reparieren.

Die Genbearbeitung – und insbesondere CRISPR, weil es einfach anzuwenden ist – hat Forschern Hoffnung auf die Heilung genetischer Krankheiten, einschließlich Krebs, gegeben.

Nun hat ein Forscherteam der Case Western Reserve University eine Methode entwickelt, die CRISPR-Methoden noch genauer und vielversprechender machen könnte.

Ihre neue Technik, die kürzlich in einer Studie detailliert beschrieben wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikationkombiniert CRISPR mit einem chemischen Prozess, der die Genbearbeitung genauer lokalisieren und zeitlich festlegen kann.

Diese Präzision mache die Technologie effektiver und reduziere potenzielle Nebenwirkungen, sagte er Fu-Sen Liang, außerordentlicher Professor für Chemie, der das Forschungsteam leitete.

Obwohl die Ergebnisse noch vorläufig sind, glauben die Forscher, zu denen mehrere Case Western Reserve-Forscher und Postdoktoranden gehören, dass die Arbeit zu einer wirksameren Behandlung bestimmter Krankheiten, einschließlich Krebs, führen könnte.

„Was wir tun, ist die Erforschung einer anderen Möglichkeit, das Genergebnis zu modifizieren, indem wir mit einer Chemikalie auf RNA abzielen“, sagte Liang. „Diese neue Technologie gibt uns die Möglichkeit, nicht nur auf den Standort, sondern auch auf den Zielort abzuzielen Wetter der Veränderung und die Fähigkeit, sie zu stoppen. Das war noch nie zuvor möglich, und wir glauben, dass es sehr wichtig sein könnte.

Die Technik

CRISPR steht für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Die 2012 vorgestellte transformative Technologie verwendet ein spezifisches Enzym – gesteuert von RNA oder Ribonukleinsäure – um gebrochene oder beschädigte DNA-Stränge mit neuem Material anzuvisieren, zu schneiden und zu reparieren. DNA oder Desoxyribonukleinsäure enthält alle genetischen Informationen in Menschen und anderen Organismen.

Die Wissenschaftler von Case Western Reserve konzentrierten sich auf die Manipulation von RNA, einem Polymer mit verschiedenen Funktionen, einschließlich der Übersetzung genetischer Informationen und der Regulierung der Genaktivität. RNA-Moleküle können verschiedene chemische Modifikationen mit identischen genetischen Sequenzen, aber unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen aufweisen.

Durch die Kombination von CRISPR mit ihrem chemischen Prozess übernahmen die Wissenschaftler die Kontrolle über den genauen Ort und Zeitpunkt der RNA-Veränderungen.

Dieser Durchbruch scheint der Schlüssel zum Verständnis und zur Kontrolle der Rolle dieser verschiedenen RNA-Versionen bei grundlegenden biologischen Prozessen und Krankheiten zu sein, sagte Liang.

Insbesondere verwendeten Liang und sein Team Abscisinsäure (ABA), ein weit verbreitetes Pflanzenhormon, und einen Prozess namens „chemisch induzierte Nähe“. Dadurch konnten sie ein Strukturmerkmal namens m6A entweder auf einen bestimmten Bereich der RNA „schreiben“ oder „löschen“. Dadurch konnten sie effektiv zwischen zwei RNA-Versionen wechseln.

Wissenschaftler glauben, dass die m6A-Modifikation grundlegende RNA-Prozesse und -Eigenschaften reguliert, aber auch direkt mit verschiedenen menschlichen Krankheiten verbunden ist, sagte er.

Das Forschungsteam hat auch eine Möglichkeit entwickelt, ABA mit ultraviolettem Licht zu aktivieren, wodurch der Bearbeitungsprozess noch präziser wird, sagte Liang.

„Was die Forschung noch aufregender macht, ist, dass wir glauben, dass sie auf andere RNA-Modifikationen angewendet werden kann, nicht nur auf m6A“, sagte Liang, „und die Funktionen der überwiegenden Mehrheit dieser Modifikationen völlig unbekannt sind.“

Referenz: H. Shi, Y. Xu, N. Tian, ​​M. Yang, FS Liang. Induzierbares und reversibles Editieren von N6-Methyladenosin-RNA. Nationale Kommunikation. 2022;13(1):1958. mache ich: 10.1038/s41467-022-29665-y.

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