CRISPR Gen Düzenlemesinde Tedavi Geliştirmek İçin Engellerin Üstesinden Gelmek
Resim; UMass Amherst'teki Rotello laboratuvarında CRISPR / Cas9En teslimatı mühendisliği aracılığıyla gen düzenlemeyi gösteriyor.
Araştırmacılar; hücresel mekanizmalar tarafından yakalanmayı önleyen, hücre zarı boyunca ve çekirdeğe CRISPR / Cas9'u desteklemek için nanopartiküller kullanan bir taşıma sistemi tasarlayarak teknolojideki bir engeli aştılar. Credit: UMass Amherst
Kistik fibroz, kas distrofisi ve hemofili gibi genetik hastalıkların yeni tedavisi için vaat edilen, bakterilerden ayrılan bir teknoloji olan CRISPR / Cas9 olarak bilinen, güçlü yeni gen düzenleme aracını giderek daha fazla bilim insanı kullanıyor. Fakat bu tekniğin iyi çalışması için, yeni gen kesme aleti, CRISPR / Cas9'u, hücre zarı boyunca ve hücrenin savunmalarını tetikleyebilen ve "tuzağa düşürecek" zor bir süreç olan çekirdeğine güvenli bir şekilde ulaştırılmalısı zorluğu, tedavi potansiyelini büyük ölçüde azaltmalıdır.
Nanokimya uzmanı Vincent Rotello ve Nanokimya uzmanı laboratuarı araştırmacıları, hücre mekanizmasının tuzaklanmasını önleyen, zardan hücre çekirdeğine kadar CRISPR / Cas9'u yardımcı nanopartiküller içeren bir taşıma sistemi tasarladılar. Ayrıntılar, ACS Nano dergisinin yakın tarihli bir sayısında yer almaktadır.
Laboratuvarın deneme lideri Rubul Mout: "CRISPR'nin iki bileşeni vardır. Cas9 adı verilen makas benzeri bir protein ve Cas9'u hedef genine yönlendiren sgRNA adlı bir RNA molekülü. Cas9-sgRNA çifti, çekirdeğin hedef genine ulaştığında, genetik hatalarını sorgulayabilir ve konak hücrenin onarım mekanizması yardımıyla düzeltebilir. "
CRISPR'nin potensiyeli ilk kez 2012'de keşfedildiğinde; biyoloji ve tıpta, gen düzenleme veya genom mühendisliğinin yoğun bir araştırma konusu oldu. Hedef, hastalıklı genleri manipüle ederek tedavi edilemez genetik hastalıkları tedavi etmektir. Biyoteknoloji ve ilaç firmaları bunu başarmak için sürekli daha verimli CRISPR taşıma yöntemleri araştırıyorlar. Bu yeni metot da: Cas9 proteinine nanopartikül eklenmiş Cas9EN; Rotello,Mout ve meslektaşları tarafından genetik mühendisliği ile dizayn edildi. Rotello: “Cas9En ve nanopartiküller arasındaki etkileşimi doğru bir şekilde ayarlayarak iletim taşıyıcılarını oluşturmayı başardık. Cas9 proteinini ve sgRNA'yı taşıyan taşıyıcı, hücre zarı ile temasa girer, eritir ve Cas9: sgRNA'yı doğrudan hücre sitoplâzmasına salar.
Rotello: Cas9 proteininin ayrıca kompleksi hedef çekirdeğine yönlendiren, bir çekirdeksel rehberlik dizisi vardır. Anahtar Cas9 proteini için ayarlanır. Bu Cas9 proteinini ve sgRNA çiftini, yol boyunca hücre tuzaklarına yakalanmadan hücre çekirdeğine teslim eder. Teslimat sürecini gelişmiş mikroskopi kullanarak gerçek zamanlı olarak izledik.
Mout ve meslektaşları şimdi Cas9 proteini ve sgRNA çiftini, bir kültür çanağında yetiştirilen hücrelerin yaklaşık yüzde 90'ında yüzde 30 verimle düzenleyerek ulaştırabileceklerini ifade ediyorlar. Mout ayrıca; Diğer metodlarla karşılaştırıldığında yüzde 90’lık gelişme büyük bir başarıdır.(Hücre kaynaşması/çekirdeksel).
Araştırmacılar, Cas9En'in polimerler, lipid nanopartiküller veya kendinden montaj peptitleri gibi çeşitli diğer materyallerin taşınması için bir platform görevi görebileceğine inanıyorlar.
Rotello: “Kültür hücrelerinde verimli gen düzenlemesi yaptıktan sonra klinik öncesi hayvan modellerinde de genleri düzenlemeyi hedefliyoruz. Ayrıca hastalıklı bir hücrenin bir hastadan izole edildiği ve laboratuardaki CRISPR tarafından düzeltilip hastaya geri gönderilen uyarlamalı terapiler için de gen düzenlemeyle ilgileniyoruz.”
Gen düzenlemesinin yanı sıra yeni dağıtım yöntemi, başka kullanım alanlarına da sahip olabilir. Örneğin, biyoloji ve tıpta DNA ve RNA'yı hücreler içinde izlemek başka önemli bir sorundur. Son zamanlarda CRISPR bu amaçlar için kullanılmıştır. Rotello laboratuvarında bir başka araştırmacı olan Moumita Ray: “Metodumuz, bir hücrede Cas9 protein hareketinin kesin olarak izlenmesine imkân veriyor ve buna bağlı olarak genomik araştırmalarda yeni fırsatlar yaratabileceğini düşünüyoruz.” diyor.
Çeviri: Barış Uçar Bilime Yön Veren Cevaplar
Kaynaklar: https://phys.org/news/2017-02-hurdles-crispr-gene-treatment.html 26.02.2017
More information: Rubul Mout et al. Direct Cytosolic Delivery of CRISPR/Cas9-Ribonucleoprotein for Efficient Gene Editing, ACS Nano (2017). DOI: 10.1021/acsnano.6b07600
Journal reference: ACS Nano
Genetik Haberleri
-
Araştırmacılar kediler, yunuslar, kuşlar ve düzinelerce başka hayvanın genom haritasını çıkarıyor
-
Kolombiya'da nadir görülen bir kuş türünde "gynandromorphy" gözlemlendi
-
Kurumaya dayanıklı bitkiler için genom veritabanı yayınlandı
-
En son DNA barkodlama teknolojisiyle İsrail'in tatlı su balık türleri listesinin yeniden gözden geçirilmesi
-
İnsanların Daha Önce Bilinmeyen Bir Dokunma Duyusu Keşfedildi
-
Bilim İnsanları Tüm İnsan Genomunun Dizilimini Çıkardı. Ancak Henüz Bitmedi
-
İlk Defa Tazmanya Kaplanından RNA Elde Edildi
-
Neandertal DNA’nız, Sizi Acıya Karşı Daha Hassas Yapıyor Olabilir
-
Epigenetik ve Epigenetik Mekanizmalar
-
İlk taslaktan 20 yıl sonra insan Y kromozomu tamamen dizilendi.
-
Kim Bu Kimerizm? Tek Bedende İki Kişi
-
Gen terapi, genetik materyalin yeniden düzenlenmesi
-
mRNA Aşıları: Genetik İnovasyonunun Yeni Yüzü ve Sağlıkta Devrimi
-
Genetik Dizilimi Yapılan En Eski Modern İnsanın Yüzünü Görün
-
Neandertal ve Denisovalı Genleri Farelere Aktarıldı