CRISPR / Cas9ベースエディターはヒト胚の貧血を防ぎます

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ビデオ: Что такое CRISPR/CAS9 и как это технология может перевернуть мир 2023, 2月
CRISPR / Cas9ベースエディターはヒト胚の貧血を防ぎます
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Anonim
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サラセミア患者の赤血球

中国の研究者は、貧血の発症につながるヒト胚のベータグロビン遺伝子の突然変異を首尾よく修正しました。科学者たちは、ゲノムを編集するためのツールとして、CRISPR / Cas9システムに基づいて開発された「ベースエディター」を使用しました。その助けを借りて、4分の1のケースで意図的に単一ヌクレオチド置換をゲノムに導入することが可能でした。この研究はジャーナルProtein&Cellに掲載され、Natureの社説にも掲載されています。

ヘモグロビン鎖をコードする遺伝子の突然変異は、サラセミア(ヘモグロビン合成の違反によって引き起こされる貧血)の発症の原因です。ベータグロビンをコードするHBB遺伝子の調節領域(HBB -28 A> G)におけるグアニンのアデニンの一塩基置換は、中国および東南アジアにおけるベータサラセミアの3つの最も一般的な原因の1つです。この突然変異は、HBB遺伝子の発現の減少につながり、その結果、そのキャリアのヘモグロビン欠乏につながります。

中山大学の中国人研究者は、新しいCRISPR / Cas9ベースのゲノム編集ツールを使用してGをAに戻すことにより、ヒト胚のこの突然変異を修正することに成功しました。編集効率は、胚レベルで40パーセント、単一細胞レベルで23パーセントでした。

「ベースエディター」と呼ばれる新しいシステム(このメソッドの開発に関する出版物はここにあります)は、DNAを切断できない触媒的に不活性なタンパク質dCas9を使用します。このようなタンパク質は、ガイドRNAと組み合わせて、それに縫い付けられた「作業」ドメインをDNAの特定の配列に送達する手段として機能します。

「エディター」の機能部分は酵素シトシンデアミナーゼであり、これはシトシンからアミノ基を「引き剥がし」、その場所にウラシルを残します。その結果、「間違った」U:Gペア(ウラシル対グアニン)がDNAに形成され、これはペアになっていない塩基修復システムによって認識されます。メソッドの追加の変更により、Gがチェーン内で修復されることを実現できました。これにより、「正しい」U:ペアが形成され、複製のラウンド後にT:Aになります。この方法のスキームを以下に示します。ここで、元のCas9タンパク質の原理をブラッシュアップできます。

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「基数エディタ」のしくみ。非アクティブなCas9(dCas9)は青で、シトシンデアミナーゼは赤で、ガイドRNAは緑で示されています。融合タンパク質が目的のDNA領域に結合した後、シトシンデアミナーゼはシトシンをウラシルに変換します。その結果、修復と複製のラウンドの後、G:CペアはA:Tに置き換えられます。

以前、別の研究グループは、この方法が三核接合子(染色体のトリプルセットを含む人工授精によって得られた「欠陥のある」胚)に適用可能であることを示しました。新しい研究では、研究者は2つのコピーにHBB -28(A> G)突然変異を含む胚を必要としました。このような胚は、サラセミア患者の体細胞と非核卵との融合であるクローニングによって得られました。

融合後すぐに、研究者らは、得られた単細胞胚に「エディター」のmRNAとそのガイドRNAを注入しました。 48時間後、発生中の胚が3〜4分割を通過する時間があった後、著者は編集が通過したかどうかを分析しました。分析は、修正が必要な変異を含む部位と、「編集者」が潜在的に引き付けられる可能性のある10の追加部位を配列決定することによって実行されました。

最初の実験では、22個の胚の全DNAを分析したところ、9つのケースで編集が正しく、GがAに置き換えられました。別の実験では、GがCに置き換えられました。したがって、胚の40パーセントが正常に編集されました。

2番目の実験では、編集効率を個々の胚性細胞のレベルで評価しました。この場合、成功率は48のうち11でしたが、8つの場合、編集は両方のストランドを通過しました。つまり、HBB遺伝子の両方のコピーが修正されました。しかし、個々の細胞のレベルと胚のレベルでの結果の間のそのような不一致は、研究されたすべての胚が「モザイク」であることが判明したことを直接示しています。これは、同じ胚の異なる細胞で編集した後、遺伝子型が異なることを意味します。今日、胚のモザイク現象は、人間による編集の主要で未解決の問題の1つです。

同じ研究グループが2年前に、ヒト胚のゲノムの編集に関する先駆的な論文を発表しました。これについては、ここで読むことができます。以前の研究では、科学者は、相同組換えを使用してDNAを置換する「標準的な」CRISPR / Cas9システムを使用して、HBB遺伝子の変異を修正しようとしました。しかし、編集効率は非常に低いことが判明しました-それは54の研究された胚の4つのケースでのみ起こりました。

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