CRISPR-на-чипе готов стать инвентарем для диагностики рака

    CRISPR, дитя современной биологии, возрастает и не по денькам, а уж по часам. Он вырос из несуразной части бактериальной защитной иммунной системы в инструмент для исцеления генетических болезней, улучшения микробов, улучшения изготовления еды и ликвидирования вредителей. С того времени, как только ученые приняли на вооружение этот инструмент для редактирования генов и начали применять его на клеточках млекопитающих, CRISPR был забаррикадирован за клеточными мембранами. Разработка редактирования генов творит собственную магию, отсекая куски неисправной ДНК и вставляя здоровенную подмену. Все эти деяния по вырезанию и вставке частей проходили в живых клеточках. До сего времени.

    На минувшей недельке в журнальчике CRISPR Journal существовало размещено изучение, наконец освободившее CRISPR от его клеточной кутузки. Заменив ингридиенту «ножниц» CRISPR другой версией, ученые из Колледжа редактирования генов в Делавере разработали новейшую систему CRISPR, которая может резать вакантно плавающую ДНК в колбе.

    Для помощи в проведении реакций колба наполняется клеточными экстрактами: набором ферментов и остальных биомолекул, нужных для работы CRISPR.

    В чем все-таки прорыв?

    Диагностическое волшебство

    Вынудить CRISPR ишачить за пределами клеточки может появиться необычной академической задачей, однако при создании системы ученые держали в интеллекте две конкретные цели.

    Во-первых, этот инструмент дозволяет ученым сразу выполнять несколько генетических врезок, в то время как только прошлые версии были ограничены редактированием ДНК в границах единого гена. Это же хорошие анонсы для персонализированной медицины, в особенности диагностики рака; почти все облики рака имеют мутации в пары пространствах, кои отвечают на различное исцеление по-разному.

    До исцеления медики частенько посылают биопсийный образчик опухоли пациента на секвенирование ДНК. Этот важнейший этап помогает выявить огромное количество генетических мутаций, приводящих к росту либо распространению заядлой опухоли.

    При помощи новенького инструмента ученые умеют определенно имитировать эти мутации в синтетических кусках ДНК в колбе, по большому счету воссоздавая рак в неопасной, контролируемой среде. Это же предлагает ученым доступ к биологическим путям, затронутым мутациями, и может посодействовать в разработке персонализированной тактики исцеления.

    Что еще больше впечатляет, этакого рода диагностику можно провести всего за один денек. «Это в особенности немаловажно для диагностики, связанной с раком, когда счет идет на минутки либо часы», разговаривает создатель научные исследования целитель Эрик Кмиец.

    Кмиец и не первым заметил в CRISPR инструмент диагностики. Об фолиант, что кроме генной терапии CRISPR может массивно отобразить себя в диагностике, существовало известно издавна. Раньше мы писали об фолиант, что две группы ученых предположили испытания DETECTR и SHERLOCK, кои отлично охотятся на вирусы Зика, денге либо коварные штаммы ВПЧ, кои приводят к раку шеи матки.

    Кмиец утверждает, что его изобретение просит «значительно» все меньше времени, дабы подтвердить рак вне туловища, в большей степени по причине навыки заносить несколько редакций сразу.

    Поняв потенциал и рентабельность CRISPR как только диагностического инструмента, Кмиец и его коллеги уже отыскивают коммерческого напарника для разработки технологи «CRISPR-на-чипе» для диагностики рака.

    Ежели отложить в сторону конкретные приложения, команда ученых а также уповает расширить терапевтические способности CRISPR перед началом еще наиболее машистого набора болезней человека. Имеющиеся инструменты CRISPR безупречно подступают для исцеления заболеваний, вызванных мутациями в одном гене, этаких как только серповидноклеточная анемия либо заболевание Хантингтона. Но так как работа Кмиеца ориентирована на несколько генов сразу, она может потенциально привести к исцелению заболеваний с наиболее трудным генетическим происхождением — множественных мутаций во огромном количестве генов — если эти мутации ладно охарактеризованы.

    Через линзу

    Изоляция CRISPR в колбе имеет и альтернативный плюс: она дозволяет ученым верно осознать, что происходит перед началом, во время и опосля редактирования. И так как клинические тесты CRISPR интенсивно продвигаются, немаловажно осознавать, как только предпринять технологию наиболее четкой и действенной.

    CRISPR уже многого достигнул, однако неловкая ИСТИНА состоит в том, что ученые пока что и не вконец убеждены, как только инструмент ишачит, попадая в клеточку. Как только инструменты ведут взаимодействие с иными биокомпонентами в клеточке? Он отсекает лишь мотивированную ДНК либо же его ножницы умеют пойти вразнос в конкретных обстоятельствах?

    «Когда вы работаете с CRISPR снутри клеточки, вы работаете в темном ящике, в каком и не сможете следить за механизмами, кои проделывают эти превосходные вещи», разговаривает Кмиец. «Вы сможете созидать результаты, другими словами конфигурации генов, однако как только вы к этому пришли — и не неукоснительно, а уж это же немаловажно для тамошнего, дабы убедиться в сохранности CRISPR для исцеления пациентов».

    Ограничивая CRISPR серией биохимических реакций в испытательной колбе, ученые дают метод разглядеть сложноватые молекулярные взаимодействия, кои проходят во время разреза ДНК, подмены генов и остальных действий. Подход — только редукционистский. Однако он дозволяет бесклеточной системе ишачить подобно Arduino, экспериментировать с способностями CRISPR и производить новейшие био инструменты, кои и предположить тяжело.

    Замена

    Университет редактирования генов почти сразу же столкнулся с неувязкой, конструируя собственную бесклеточную систему.

    Проблемным подростком оказался Cas9, ножничный белок, который употребляется в системах CRISPR. Когда ученые замешали его с плазмидной ДНК — типом циркулярной ДНК, которую ученые частенько задействуют для доставки генов в клеточки — в колбе, белок был полностью неактивен.

    Выяснилось, что Cas9 надо поменять на Cpf1 (он же Cas12a), альтернативный пенис возрастающей библиотеки Cas-белков. В первый раз открытый в 2015 году, Cpf1 уже обосновал собственную пользу в разработке трансгенных грызунов и корректировке мутации, вызывающей мускульную дистрофию. Недавно Cpf1 употреблялся в системе DETECTR для борьбы с вирусами, вызывающими рак. У сего белка безоблачное будущее: корпорация Editas, редактирующая гены, лицензировала его для предстоящей разработки в 2016 году.

    Обмен сработал. Система CRISPR-Cpf1 пришла в воздействие в испытательной колбе. В процессе пары тестов ученые обосновали, что вакантная от клеточки система может повторить большая часть редакций, кои CRISPR заносит снутри клеточки. Что броско, ножницы сработали малость и не эдак, как только у Cas9. Когда Cas9 выполняет разрез, он оставляет сверхгладкие «обрубленные концы» на разрезанной ДНК. Это же затрудняет ввод новеньких кусочков генетического материала. Так как финалы максимально гладкие, инструментарий просит четкого выравнивания заменяющего блока ДНК, дабы он скользнул на пространство.

    И наоборот, Cpf1 оставляет «липкие» финалы. Эти куски ДНК выступают как только плечи, как будто скотч поддерживающие захват заменяющей ДНК. Может быть, вот поэтому Cpf1 ишачит предпочтительнее, чем Cas9, в колбе, однако это же гораздо предстоит проверить.

    Система Кмиеца — только один из примеров тамошнего, как только далековато продвинулся CRISPR. Так как CRISPR продолжает расти, его создатели обещают нам не мало новенького, чего же мы даже и предположить и не можем.