'소프트' CRISPR는 유전적 결함에 대한 새로운 수정을 제공할 수 있습니다

'소프트' CRISPR는 유전적 결함에 대한 새로운 수정을 제공할 수 있습니다
단일 DNA 가닥의 '틈새'를 사용한 표적 수리는 새로운 질병 치료의 기초를 제공합니다
날짜:
2022년 7월 1일
원천:
캘리포니아 대학교 - 샌디에이고
요약:
과학자들은 유전적 결함을 교정하는 더 안전한 접근 방식을 제공할 수 있는 새로운 CRISPR 기반 기술을 개발했습니다. 새로운 '소프트' CRISPR 접근법은 천연 DNA 복구 기계를 사용하여 광범위한 유전 질환을 치료할 수 있는 잠재력을 지닌 새로운 유전자 치료 전략의 기초를 제공합니다.

쇠약하게 하는 유전 질환을 치료하는 것은 현대 의학의 가장 큰 과제 중 하나입니다. 지난 10년 동안 CRISPR 기술의 발전과 유전학 연구의 발전은 환자와 그 가족에게 새로운 희망을 가져다 주었지만, 이러한 새로운 방법의 안전성은 여전히 ​​중요한 관심사입니다.

7월 1일 사이언스 어드밴스( Science Advances ) 저널에 게재된 캘리포니아 대학 샌디에이고의 생물학 팀은 박사후 과정 학자인 Sitara Roy, 전문가 Annabel Guichard 및 Ethan Bier 교수를 포함하여 미래에 유전적 결함을 교정할 수 있는 새롭고 안전한 접근 방식을 설명합니다. 천연 DNA 복구 기계를 사용하는 그들의 전략은 광범위한 유전 질환을 치료할 수 있는 잠재력을 지닌 새로운 유전자 치료 전략의 기초를 제공합니다.

많은 경우에 유전 질환을 앓고 있는 사람들은 부모로부터 물려받은 두 개의 유전자 사본에 뚜렷한 돌연변이를 가지고 있습니다. 이것은 종종 한 염색체의 돌연변이가 다른 염색체에 상응하는 기능적 서열을 갖는다는 것을 의미합니다. 연구자들은 이 사실을 이용하기 위해 CRISPR 유전자 편집 도구를 사용했습니다.

이 연구의 수석 저자인 Guichard는 "건강한 변이체는 돌연변이 DNA를 절단한 후 결함이 있는 돌연변이를 수정하기 위해 세포의 복구 기계에 의해 사용될 수 있습니다. 놀랍게도 이것은 단순한 무해한 닉으로 훨씬 더 효율적으로 달성될 수 있습니다. "

초파리에서 작업하면서 연구자들은 눈에서 색소를 생산함으로써 이러한 "상동 염색체 주형 복구" 또는 HTR의 시각화를 허용하는 돌연변이체를 설계했습니다. 이러한 돌연변이는 처음에 완전히 하얀 눈을 특징으로 했습니다. 그러나 동일한 파리가 CRISPR 구성 요소(가이드 RNA와 Cas9)를 발현했을 때 눈에 커다란 붉은 반점이 나타났습니다. 이는 세포의 DNA 복구 기계가 다른 염색체의 기능적 DNA를 사용하여 돌연변이를 역전시키는 데 성공했다는 신호였습니다.

그런 다음 그들은 둘 대신에 한 가닥의 DNA를 표적으로 삼는 "닉카제"로 알려진 Cas9 변이체를 사용하여 새로운 시스템을 테스트했습니다. 놀랍게도, 저자들은 그러한 흠집이 정상(돌연변이가 없는) 건강한 파리와 거의 동등한 수준의 적목 현상을 높은 수준으로 복원한다는 것을 발견했습니다. 그들은 이중 가닥 절단 Cas9의 20-30%에 비해 nickase의 복구 성공률이 50-70%임을 발견했으며, 이는 또한 빈번한 돌연변이를 생성하고 게놈 전체의 다른 부위를 표적화합니다(소위 표적 외 돌연변이). 연구의 주저자인 Roy는 "닉카제가 얼마나 잘 작동했는지 믿을 수 없었습니다. 완전히 예상하지 못한 일이었습니다."라고 말했습니다. 연구자들은 새로운 시스템의 다양성이 포유동물의 유전적 돌연변이를 수정하는 모델 역할을 할 수 있다고 지적했습니다.

Guichard는 "우리는 이 과정이 인간 세포로 어떻게 번역될지, 어떤 유전자에도 적용할 수 있는지 아직 알지 못합니다."라고 말했습니다. "인간 염색체에 의해 운반되는 질병 유발 돌연변이에 대한 효율적인 HTR을 얻으려면 약간의 조정이 필요할 수 있습니다."

새로운 연구는 CRISPR 시스템이 원하지 않는 유전자 변이체를 자르고 선호하는 버전으로 교체하도록 지시하는 가이드 RNA로 유전자 드라이브의 원리를 확장하는 "대립형 드라이브"로 정밀 편집에서 그룹의 이전 성과를 확장합니다. 유전자의.

팀 연구의 주요 특징은 nickase 기반 시스템이 보다 전통적인 Cas9 기반 CRISPR 편집에서 발생하는 것으로 알려진 것처럼 표적과 표적을 벗어난 돌연변이를 훨씬 더 적게 유발한다는 것입니다. 그들은 또한 며칠에 걸쳐 nickase 성분을 느리고 지속적으로 전달하는 것이 일회성 전달보다 더 유익할 수 있다고 말합니다.

Bier는 "이 접근법의 또 다른 주목할만한 장점은 단순성입니다. "그것은 매우 적은 구성 요소에 의존하고 DNA 닉은 종종 돌연변이를 동반하는 완전한 DNA 파손을 생성하는 Cas9와 달리 '부드럽습니다'."

Roy는 "상동체간 짝짓기를 촉진하거나 nick-specific 복구 과정을 최적화하여 그러한 사건의 빈도를 증가시킬 수 있다면 그러한 전략을 활용하여 수많은 우성 또는 트랜스 이형 접합체 돌연변이를 교정할 수 있을 것"이라고 말했습니다.