Система CRISPR эффективна в лечении рака легкого

Диагностическое чудо

Заставить CRISPR работать за пределами клетки может показаться странной академической задачей, но при разработке системы ученые держали в уме две определенные цели.

Во-первых, этот инструмент позволяет ученым одновременно делать несколько генетических врезок, в то время как предыдущие версии были ограничены редактированием ДНК в пределах одного гена. Это отличные новости для персонализированной медицины, особенно диагностики рака; многие виды рака имеют мутации в нескольких местах, которые отвечают на разное лечение по-разному.

Перед началом лечения врачи часто отправляют биопсийный образец опухоли пациента на секвенирование ДНК. Этот важный шаг помогает выявить множество генетических мутаций, приводящих к росту или распространению конкретной опухоли.

С помощью нового инструмента ученые могут точно имитировать эти мутации в синтетических фрагментах ДНК в пробирке, по сути воссоздавая рак в безопасной, контролируемой среде. Это дает ученым доступ к биологическим путям, затронутым мутациями, и может помочь в создании персонализированной стратегии лечения.

Что еще более впечатляет, такого рода диагностику можно провести всего за один день. «Это особенно важно для диагностики, связанной с раком, когда счет идет на минуты или часы», говорит автор исследования доктор Эрик Кмиец.

Кмиец не первым увидел в CRISPR инструмент диагностики. О том, что помимо генной терапии CRISPR может мощно показать себя в диагностике, было понятно давно. Ранее мы писали о том, что две группы ученых представили тесты DETECTR и SHERLOCK, которые эффективно охотятся на вирусы Зика, денге или опасные штаммы ВПЧ, которые приводят к раку шейки матки.

Кмиец утверждает, что его изобретение требует «значительно» меньше времени, чтобы подтвердить рак вне тела, в основном из-за способности вносить несколько редакций одновременно.

Осознав потенциал и рентабельность CRISPR как диагностического инструмента, Кмиец и его коллеги уже ищут коммерческого партнера для разработки технологи «CRISPR-на-чипе» для диагностики рака.

Если отложить в сторону непосредственные приложения, команда ученых также надеется расширить терапевтические возможности CRISPR до гораздо более широкого набора заболеваний человека. Существующие инструменты CRISPR идеально подходят для лечения болезней, вызванных мутациями в одном гене, таких как серповидноклеточная анемия или болезнь Хантингтона.

ПОДРОБНОСТИ:   Николай шевченко лечение рака

Сквозь линзу

Изоляция CRISPR в пробирке имеет и другой плюс: она позволяет ученым четко понять, что происходит до, во время и после редактирования. И поскольку клинические испытания CRISPR активно продвигаются, важно понимать, как сделать технологию более точной и эффективной.

CRISPR уже многого добился, но неудобная правда заключается в том, что ученые пока не совсем уверены, как инструмент работает, попадая в клетку. Как инструменты взаимодействуют с другими биокомпонентами в клетке? Он отсекает только целевую ДНК или же его ножницы могут пойти вразнос в определенных обстоятельствах?

Ограничивая CRISPR серией биохимических реакций в тестовой пробирке, ученые предлагают способ рассмотреть сложные молекулярные взаимодействия, которые проходят во время разреза ДНК, замены генов и других процессов. Подход — исключительно редукционистский. Но он позволяет бесклеточной системе работать подобно Arduino, экспериментировать с возможностями CRISPR и создавать новые биологические инструменты, которые и представить трудно.

Подмена

Институт редактирования генов практически сразу столкнулся с проблемой, разрабатывая свою бесклеточную систему.

Проблемным ребенком оказался Cas9, ножничный белок, который используется в системах CRISPR. Когда ученые замешали его с плазмидной ДНК — типом циркулярной ДНК, которую ученые часто используют для доставки генов в клетки — в пробирке, белок был абсолютно неактивен.

Выяснилось, что Cas9 нужно заменить на Cpf1 (он же Cas12a), другой член растущей библиотеки Cas-белков. Впервые открытый в 2015 году, Cpf1 уже доказал свою пользу в создании трансгенных мышей и корректировке мутации, вызывающей мышечную дистрофию. Не так давно Cpf1 использовался в системе DETECTR для борьбы с вирусами, вызывающими рак. У этого белка светлое будущее: компания Editas, редактирующая гены, лицензировала его для дальнейшей разработки в 2016 году.

ПОДРОБНОСТИ:   Язва двенадцатиперстной кишки, народное лечение

Обмен сработал. Система CRISPR-Cpf1 пришла в действие в тестовой пробирке. В ходе нескольких экспериментов ученые доказали, что свободная от клетки система может повторить большинство редакций, которые CRISPR вносит внутри клетки. Что примечательно, ножницы сработали немного не так, как у Cas9. Когда Cas9 делает разрез, он оставляет сверхгладкие «обрубленные концы» на разрезанной ДНК.

И напротив, Cpf1 оставляет «липкие» концы. Эти кусочки ДНК выступают как плечи, словно скотч поддерживающие захват заменяющей ДНК. Возможно, именно поэтому Cpf1 работает лучше, чем Cas9, в пробирке, но это еще предстоит проверить.

Система Кмиеца — лишь один из примеров того, как далеко продвинулся CRISPR. Поскольку CRISPR продолжает расти, его разработчики обещают нам много нового, чего мы даже и представить не можем.

You May Also Like

Adblock detector