Investigadores de la Universidad de Duke y la Universidad Estatal de Carolina del Norte han descubierto un puñado de nuevos sistemas CRISPR-CAS que ya pueden mejorar las capacidades de edición de genes transformadores y la caja de herramientas de manipulación de ADN.
De los nuevos reclutas, un sistema de bacterias que se encuentra comúnmente en las vacas lecheras muestra promesas especiales a la salud humana. Su rendimiento es equivalente al sistema CRISPR-CAS original y más utilizado, pero su pequeño tamaño le permite empaquetarse fácilmente para suministrar células humanas. También puede apuntar a una serie específica de genes que otros sistemas no pueden, y es poco probable que los sistemas inmunes humanos sean expuestos.
Los resultados se ven en línea el 14 de marzo La acción de la Academia Nacional de Ciencias (Pna).
CRISPR-CAS9 explotó en una escena científica más amplia en 2012 cuando un equipo dirigido por Jennifer Dodna demostró que podría modificarse para atacar y cortar secciones de ADN específicas. El CRISPR opera como la mitad del sistema como un dispositivo de inicio genético, mientras que la parte de CAS 9 actúa como un cuero cabelludo que se deduce donde el CRISPR lo dice. Este trabajo, y la mayor parte de la investigación se desarrolla en un procedimiento de defensa viral a partir de especies bacterianas, utilizando CRISPR Estreptococcus pyogenes. Pero otras especies bacterianas también tienen sistemas de defensa similares que tienen capacidades y límites ampliamente potenciales.
“Es de destacar que los investigadores del primer sistema CRISPR-CAS, utilizado en células humanas, todavía hacen lo mejor”, dijo John W. Stroebin, profesor de ingeniería biomédica en Duke. “Queríamos eliminar las bacterias que se encuentran en entornos más poco claros para diferentes sistemas CRISPR que podrían tener diferentes habilidades”.
Para hacer esto, Grusbach y su grupo recurrieron a uno de los primeros y más importantes expertos en el mundo de CRISPR, cuyo laboratorio está a solo 25 millas de la carretera. Siete años antes del documento de tecnología que ganó el Premio Nobel, Rudolph Barringo de NC State presentaba CRISPR como un sistema de defensa en las bacterias utilizadas en cultivos lecheros. Desde entonces, su laboratorio se ha centrado en detectar la diversificación de la biología CRISPR para aplicaciones desde preparaciones de alimentos y probióticos hasta genomas de árboles, desde propiedades de madera hasta manipulación.
“Hay mucha diversidad del sistema CRSPR-COS en la naturaleza en la naturaleza”, dijo Barringo, un destacado profesor de alimentos de martillo de limpieza, bioprocesamiento y ciencias nutricionales en el estado de NC, y es muy útil para las personas con diferentes habilidades como máquinas moleculares. “Aunque algunos efectos entrantes como CAS9 ya han mostrado grandes habilidades en la clínica, necesitamos aumentar la caja de herramientas CRISPR para la próxima generación de genoma, transcromo y epigono”.
Barringo ha desarrollado un proceso computacional para identificar el sistema CRISPR-CAS en una gran base de datos del genoma bacteriano. Llamado “CRIPDESKO”, el programa identificó más de 1000 sistemas CRISPR no descubiertos diferentes, que los investigadores eliminaron 50 50 candidatos para que el laboratorio de Gurbach sea más ingeniero.
Posteriormente, estos sistemas CRSPR se probaron como genes y activistas para sus capacidades en las células humanas, así como los editores genéticos y epigénicos. Mientras que los cuatro sistemas estaban defendiendo sus logros individuales, uno era particularmente notable por sus capacidades. Subcas llamadas 9, se encontró el componente inteligente de CRISPR Estreptococcus ugerisLas bacterias se encuentran comúnmente en vacas lecheras, que también se usan en algunos productos probióticos humanos.
Los investigadores son apasionados por Subacas 9 por varias razones. Este ADN Cas9 usado tradicionalmente es más pequeño que el cuero cabelludo molecular, lo que significa que se puede cargar fácilmente en el sistema de entrega que transmite fácilmente la carga a los tejidos humanos. También puede dirigirse a una continuidad genética diferente a la de su contraparte original. Mientras que el CAS9 más utilizado funciona en objetivos genómicos adyacentes a “GG”, el nuevo sistema funciona en muestras vecinas de “harina” o “agita”.
“GG es una continuidad de ADN bastante ordinaria, pero si realmente necesita apuntar a un par de bases de ADN específico y no casi GG, necesita opciones alternativas”, el compañero post -doctorado de Gurbach Lab, que dirige la sala de doctorado de ingeniería bioquímica de Duke, Dhilia Room. “Este sistema puede dar a los investigadores flexibilidad en el uso de diferentes Cas9 cuando necesitan ser realmente precisos con la elección de su sitio objetivo”.
Último pero ciertamente mínimo, S Arler Por lo general, no se encuentra en las personas, a diferencia de las especies bacterianas donde se aislan proteínas Cas9 más comunes. Esto significa que la mayoría de las personas no pueden identificar el sistema inmune Subcas 9 con la exposición natural previa si se usan en el tratamiento.
En el futuro, los investigadores están trabajando para ver si se espera que Subcas 9 escape de la inmunidad y la examina en el tratamiento de varias células y genes. También pueden hundir bases de datos metogenómicas bacterianas a gran escala que ahora están disponibles para encontrar más sistemas CRISPR para la investigación.
“Además de las posibilidades de aplicaciones terapéuticas, también apreciamos que aquellos que se han adaptado con diversas residencias que son mejor adecuadas para una variedad de huéspedes, que tienen mucha capacidad para descubrir más adecuados para plantas, ganado y aplicaciones ambientales”, dijo Barringo.
“Hemos estado cooperando durante muchos años, y ha sido una malla realmente fructífera de las capacidades biomédicas de Duke y las habilidades agrícolas y microbiológicas de NC State”, dijo Gurusbach. “Durante la última década, todo nuestro trabajo ha sido posible a través del Instituto Nacional de Salud Nacional para aumentar la caja de herramientas de edición genómica y epigonómica de la ciencia”.
El Instituto Nacional de Salud (U01AI1I146356, UM1HG012053, R01MH125236, RM1HG011123), National Science Foundation (EFMA-1830957), DARPA (HR00111111119-2-2-2-2-0008), Paul G.
