El editor de genes avanzados permite una inserción más precisa de genes completos

Pregunte a los científicos que la herramienta de edición de genes es más necesaria para llevar a cabo la terapia génica, y probablemente describirán un sistema que ahora está cerca del Colegio de Médicos y Cirujanos de la Universidad de Columbia Vegelos y Samuel Sturnbergs en los Laboros de Samuel Sturnburg en el Broad Institute of MIT y Harvard.

Jean Editor -Evocast se llama, un largo camino para resolver un problema que ha confundido el desarrollo de la terapia génica desde el comienzo de la región: cómo agregar porciones largas de ADN a lugares definidos en el genoma humano sin hacer enmiendas no deseadas.

La última recurrencia del editor, que utiliza enzimas complejas que se encuentran en las bacterias, se puede programar para insertar un gen completo o varios genes en un lugar específico en el genoma humano con eficiencia adecuada para la terapia génica. Los detalles del editor se describen en uno papel publicado en Ciencia,

Un editor de genes avanzado requiere

CRISPR-CAS, virus y otros sistemas de edición ahora están desarrollando docenas de fármacos genéticos para pacientes, pero todos los métodos actuales tienen inconvenientes. Algunos métodos son precisos pero solo hacen pequeñas mejoras. Los virus, el método más utilizado en la terapia génica, pueden insertar genes completos, pero hacerlo al azar al activar las reacciones inmunes.

Herramientas como Evocast pueden hacer que la terapia génica sea más confiable y eficiente, especialmente para enfermedades como la fibrosis quística y la hemofilia causada por una de las miles de mutaciones diferentes.

"Cientos de miles de mutaciones diferentes en los genes CFTR pueden causar fibrosis quística, por ejemplo, por ejemplo, para tratar a cada paciente con diferentes medicamentos de edición de genes", dice Sternberg. "En cambio, algo como Evocast puede habilitar una sola terapia génica que inserta genes completos y saludables en el genoma del paciente.

"Hay más trabajo por hacer, pero el Evocast representa un hito en el desarrollo de estos sistemas para instalar permanentemente un genes completos y saludables, independientemente de los defectos genéticos subyacentes".

El nuevo sistema también puede permitir una edición de genes simple y más precisa en otras aplicaciones médicas y de investigación, incluida la producción de terapia de células T CAR para el tratamiento del cáncer y líneas celulares transgénicas y organismos modelo necesarios para la investigación biomédica.

Nuevo editor desarrollado con 'Gene Jumping'

Evocast se basa en un sistema natural que se descubrió el laboratorio Sternberg hace varios años en bacterias que permite que el gen salte a nuevas ubicaciones en el genoma bacteriano. (También se conoce la transpusión del gen de salto: puede beneficiar a una especie generando diversidad genética).

El laboratorio admitió que muchas características de los artistas (transposhes conectados a CRISPR) lo hicieron atractivo como un posible sistema de edición de genes. Un proceso de ganancia tiene la capacidad de insertar grandes piezas de ADN sin romper el cromosoma, lo que puede introducir errores severos e inesperados. Otro sistema es la "capacidad de programación" del sistema, que dirige la inserción en cualquier lugar del genoma especificado por el investigador.

La adopción de un sistema bacteriano para su uso en células humanas resultó desafiante. El estudiante graduado de Sternberg, George Lamp, desarrolló con éxito un sistema para trabajar en células humanas, pero las versiones iniciales de la tecnología actúan con baja eficiencia.

Sternberg esperaba dificultad. "Los sistemas de fundición están presentes para ayudar a los genes móviles a saltar alrededor del genoma de vez en cuando. No están bajo presión selectiva para trabajar de manera eficiente, por lo que argumentamos que habrá más necesidad de exprimir más actividad que estos sistemas que CRISPR-CAS9, que se desarrolló en un sistema muy poderoso y experto para salvar las bacterias de las infecciones virales".

El crecimiento artificial mejora la edición de genes

En lugar de estimar si los cambios pueden mejorar su sistema, Sternberg y lámparas en el Harvard y el Broad Institute recurrieron a un biólogo molecular y químico orgánico David Liu, quien estableció una técnica de laboratorio, el ritmo, que acelera el crecimiento de la proteína. Las lámparas llevaron el rendimiento del sistema a un punto que hizo que el ritmo fuera una opción viable, y dos estudiantes graduados en los laboratorios de Isaac Vette y Simon Ochozer, Liu, transfirieron el sistema a acelerar, lo que permitió que cientos de desarrollo se realizaran con una intervención mínima.

Cuando la movilidad autónoma aprende sorpresa

"El turbocompresor de ritmo mejora la evolución y las enzimas que los investigadores han completado con modificaciones comúnmente específicas y diseñadas racionalmente", dice Lampa. "La mutación adquirida a través del ritmo mejoró enormemente el rendimiento de todo el sistema de fundición".

Después de cientos de generaciones evolutivas, el nuevo sistema Evocast es capaz de editar células del 30% al 40%, lo que es un gran crecimiento a partir de las bajas tasas de edición del sistema original.

Siguiente paso

El sistema Evocast ya ha ganado una capacidad adecuada para algunas aplicaciones de edición génica y terapia génica, y los investigadores desean comenzar su prueba de pruebas en sistemas modelo más relevantes.

Al mismo tiempo, el equipo continúa mejorando, incluidos los cambios en otros componentes de Evocast para mejorar la capacidad de edición.

Pero actualmente uno de los mayores desafíos para Evocast, y en desarrollo es otras grandes herramientas de edición de ADN, la entrega.

"¿Cómo obtenemos realmente estos dispositivos y su carga útil en celdas o tejidos de interés?" Dice Sternberg. "Este es un desafío que muchos de nosotros nos enfrentamos en el campo".