La baza schimbărilor genetice ale embrionului uman - natură - Știri și informații
Subiecte
CRISPR - Tehnologia de editare a genei Cas a fost utilizată la embrioni umani crescuți in vitro pentru a corecta o mutație asociată bolii. Introducerea componentelor de editare la îngrășământ a contribuit la eficiența reparațiilor. Vezi articolul p.413
Cardiomiopatia hipertrofică este o boală cardiacă moștenită. Poate fi cauzată de mutații în multe gene, inclusiv proteina cardiacă de legare a miozinei cardiace (MYBPC3). Această genă codifică o proteină care contribuie la menținerea structurală a mușchiului cardiac și la reglarea contracției și relaxării sale 4. Prezența unei copii mutante a MYBPC3 provoacă simptome care se manifestă de obicei ca insuficiență cardiacă. În timp ce tratamentele existente pot ameliora simptomele, nu există nicio modalitate de a aborda cauza genetică subiacentă la un pacient. Ma și colegii ei au studiat utilizarea editării genelor pentru a corecta această mutație.
O opțiune pentru a preveni moștenirea anumitor afecțiuni asociate cu o mutație este utilizarea testelor genetice în timpul tratamentului fertilității prin fertilizare in vitro (FIV). Acest lucru face posibilă selectarea embrionilor pentru implantare care nu conțin mutația specifică. Dacă unul dintre părinții care participă la tratamentul cu FIV ar avea o copie mutantă a MYBPC3, 50% din embrionii fertilizați ai cuplului ar moșteni boala. Ma și colegii săi propun un scenariu ipotetic în care abordarea lor ar putea permite unei persoane cu cardiomiopatie hipertrofică să crească procentul de embrioni disponibili pentru implantarea FIV care nu ar moșteni boala.
În ultimii ani, CRISPR-Cas a fost dezvoltat 6, 7 pentru a edita în mod eficient și precis genomul uman. Deși această metodă a fost adoptată pe scară largă utilizând sisteme de cultură de celule de mamifere și modele de embrioni de animale, doar trei studii publicate 8, 9, 10 au raportat utilizarea acestei tehnici la embrioni.
CRISPR - Cas Editing System are nevoie doar de două componente pentru a edita ADN-ul: o secvență de ARN ghid și o enzimă Cas nuclează, Cas9 fiind cea mai frecvent utilizată. Ținta genomică specifică este determinată de ARN-ul ghid, care formează un complex cu Cas9, permițând enzimei să vizeze un situs genomic care conține o secvență corespunzătoare. Aici Cas9 taie ADN-ul, provocând o ruptură dublu-catenară 6, 7 .
Formarea pauzelor dublu catenare poate activa una din cele două căi principale pentru repararea ADN-ului în celulă: calea de joncțiune finală neomologă (NHEJ) sau calea de reparare direcționată către omologie (HDR). Calea NHEJ repară o pauză prin adăugarea sau eliminarea aleatorie de nucleotide, rezultând modificări ale secvenței ADN, făcând-o inutilizabilă pentru corectarea genelor. Prin urmare, abordările se concentrează pe HDR, care utilizează secvențe omoloage (împerechere) pentru a repara rupturile ADN, permițând astfel introducerea unor secvențe specifice pentru a permite o reparație personalizată.
Livrarea programată a componentelor CRISPR într-un punct adecvat al ciclului de diviziune celulară, fie la tranziția între fazele G1 și S, fie între fazele G2 și M, ar putea duce la utilizarea preferențială a căii HDR. Din păcate, în rapoartele anterioare, eficiența reparării hard diskului după acțiunea CRISPR - Cas9 a fost prea scăzută, atât în celulele stem embrionare umane cultivate (aproximativ 2% eficiență) 11, cât și în embrionul uman (14,3-25% eficiență) 8 .
Ma și colegii ei au creat construcțiile CRISPR - Cas9 pentru montarea genei pentru a viza MYBPC3 și au verificat și analizat direcționarea genelor folosind celule stem umane. Apoi au început să lucreze cu embrioni umani. Una dintre principalele provocări în utilizarea CRISPR - Cas9 pentru editarea genomilor embrionari umani a fost fenomenul mozaicismului, în care ineficiențele în editarea genelor au ca rezultat un embrion în curs de dezvoltare cu celule editate și 8, 9, 10 (Fig. 1a). Acest lucru ar putea duce la un amestec de celule sănătoase și bolnave în diferite țesuturi și organe, care pot provoca simptome ale bolii.
