Cercetătorii descoperă gene care influențează eficiența editării CRISPR
Într-un efort de a îmbunătăți tehnologiile de editare genetică non-virală, o echipă de cercetători de la Universitatea Wisconsin-Madison a dezvoltat o platformă pentru a analiza aproape toate genele din genomul uman, legând perturbarea unor gene individuale de rezultate genetice îmbunătățite în celulele umane.
Genele-transportatoare de terapie genetică, precum nanoparticulele lipidice, se confruntă cu obstacole pe drumul lor către nucleul celular. Acestea trebuie să pătrundă prin membrana plasmatică, să navigheze în jurul organitelor precum aparatul Golgi, mitocondriile și reticulul endoplasmatic, toate destinații care pot absorbi eronat sarcina utilă, făcând-o ineficientă sau chiar dăunătoare.
După ce nanoparticulele reușesc să ajungă în nucleu, trebuie să realizeze o modificare genetică. Proiectul, condus de profesorul de inginerie biomedicală Krishanu Saha, a inclus colaboratori de la Institutul Wisconsin de Descoperiri, Institutul de Cercetare McPherson pentru Ochi, Școala de Medicină și Sănătate Publică, Centrul Waisman și Școala de Farmacie.
„Practic, anulăm fiecare genă, unul câte unul, în celule diferite. Este o sarcină masivă dacă ar fi să încercăm să facem asta în 19.144 de culturi celulare diferite. Aici, facem asta, în esență, în câteva vase de culturi cu 100 de milioane de celule în ele”, explică Saha.
Pe parcursul proiectului de șase ani, echipa a restrâns o listă de 19.144 de gene la 26, care, odată anulate, au crescut eficiența editării prin proteina de editare genetică Cas9. Lista a fost ulterior redusă la șase gene, dintre care primele două au fost validate, demonstrând că decreșterea fiecăreia dintre cele două gene (GJB2 și BET1L) a îmbunătățit eficiența editării de peste șase ori, utilizând editoare de bază, denumite „CRISPR 2.0”.
Modul în care și de ce aceste gene specifice împiedică editarea rămâne o întrebare deschisă, iar Saha subliniază importanța acestei cercetări pentru comunitatea științifică. „După ce adăugăm Cas9, dacă vedem mai multe modificări corecte într-o populație celulară unde o genă candidată a fost redusă, înseamnă că genă blochează, într-un fel, procesul de editare genetică”, afirmă Shivani Saxena, cercetător postdoctoral.
Atunci când metoda a fost testată pe celule retinale derivate din pacienți cu boala genetică a ochilor, cercetătorii au găsit că inhibarea celor două gene de top din screening a crescut eficiența editării cu peste trei ori și jumătate. Saha și colegii săi, inclusiv David Gamm, Bikash Pattnaik și Shaoqin „Sarah” Gong, sunt liderii proiectului finanțat de Institutele Naționale de Sănătate, aplicând tehnologii de editare genetică non-virală pentru a trata boli ereditare ale ochilor.
Alte gene identificate în cadrul screening-ului ar putea fi mai relevante pentru diferite tipuri de celule și boli, în timp ce abordarea grupului ar putea informa strategiile de livrare pentru vaccinuri emergente ARN mesager, terapii CAR T-cell și altele. Saha își exprimă speranța ca această metodologie să fie adoptată pe scară largă pentru a înțelege ce mecanisme și căi celulare sunt importante pentru livrarea substanțelor ce pot fi ambalate în nanoparticule lipidice.
