NICER: Bezpieczniejsza alternatywa CRISPR/Cas9 do edycji genów

iStock

Jednak metoda CRISPR/Cas9 może spowodować niezamierzone mutacje DNA, które mogą mieć negatywne skutki. Niedawno badacze w Japonii wynaleźli nową technikę edycji genów, która jest tak samo efektywna jak CRISPR/Cas9, a niesie za sobą o wiele mniejsze ryzyko niepożądanych zmian w DNA. 

W nowym badaniu opublikowanym w Nature Communications naukowcy pod kierownictwem Osaka University przedstawili najnowszą technikę nazwaną NICER, która opiera się na tworzeniu kilku małych cięć w pojedynczych niciach DNA przez enzym zwany nikazą.  

Tradycyjna metoda CRISPR/Cas9 używa małych kawałków kodu genetycznego zwanego gRNA i enzymu o nazwie Cas9. Cząstki gRNA obierają za cel konkretną sekcję DNA, a enzym Cas9 inicjuje przerwanie struktury podwójnej nici DNA w tym miejscu. To przerwanie to klucz do rozpoczęcia zmian w DNA. Jednak naprawa komórkowa przerwań podwójnej nici może prowadzić do niezamierzonych mutacji DNA, a także do integracji obcego dla genomu ludzkiego DNA, co budzi obawy dotyczące bezpieczeństwa klinicznych zastosowań technologii CRISPR/Cas9. By zminimalizować ryzyko tych nieplanowanych mutacji, zespół badawczy kierowany przez Osaka University poddał badaniom zastosowanie nikazy Cas9, która tworzy pojedyncze przerwania lub „nacięcia” w DNA, które są zwykle odbudowywane bez powodowania mutacji. 

„Każdy chromosom w genomie ma „homologiczną” kopię. Przy użyciu techniki NICER, mutacje heterozygotyczne – w których mutacja pojawia się w jednym chromosomie, ale nie w jego „homologicznej” kopii – naprawiane są przy użyciu niezmutowanego homologicznego chromosomu jako szablonu”. – Akiko Tomita, główny autor badania. 

W początkowych eksperymentach zespół badawczy użył ludzkich komórek limfoblastycznych ze znaną heterozygotyczną mutacją w genie o nazwie TK1. Kiedy komórki zostały potraktowane nikazą, aby wywołać pojedyncze cięcie w obszarze TK1, aktywność TK1 została przywrócona w niskim tempie. Jednak, gdy nikaza wywołała kilka nacięć w tym rejonie na obu homologicznych chromosomach, wydajność korekty genu została zwiększona około siedemnastokrotnie dzięki aktywacji mechanizmu odbudowy komórkowej.  

„Dalsza analiza genomu wykazała, że technika NICER rzadko powodowała niezamierzone mutacje”, mówi autor-senior, Shinichiro Nakada. „Cieszy nas fakt, że NICER była w stanie przywrócić ekspresję genów powodujących choroby w komórkach pochodzących od chorób genetycznych związanych z mutacjami heterozygotycznymi składającymi się na chorobę." 

Ponieważ metoda NICER nie angażuje podwójnych nici DNA, ta technika wydaje się być bezpieczniejszą alternatywą dla konwencjonalnych metod CRISPR/Cas9. NICER może być przykładem nowego podejścia do leczenia chorób genetycznych wywoływanych przez mutacje heterozygotyczne.