Az emberi embrió - természet genetikai változásainak középpontjában - News & Insights
Témák
CRISPR - Cas génszerkesztési technológiát alkalmaztak in vitro növesztett emberi embriókban a betegséggel összefüggő mutációk kijavítására. A műtrágya szerkesztő összetevőinek bevezetése hozzájárult a javítások hatékonyságához. Lásd a cikket 413. o
A hipertrófiás kardiomiopátia örökletes szívbetegség. Sok gén mutációja okozhatja, ideértve a szív miozint kötő C fehérjét (MYBPC3). Ez a gén egy olyan fehérjét kódol, amely hozzájárul a szívizom strukturális fenntartásához, valamint annak összehúzódásának és relaxációjának szabályozásához 4. A MYBPC3 mutáns példányának jelenléte olyan tüneteket okoz, amelyek általában szívelégtelenségként jelentkeznek. Noha a meglévő kezelések enyhíthetik a tüneteket, a páciens genetikai okának kezelésére nincs mód. Ma és munkatársai tanulmányozták a génszerkesztés alkalmazását e mutáció kijavítására.
Az egyik lehetőség a mutációval összefüggő bizonyos állapotok öröklődésének megakadályozására genetikai tesztek alkalmazása a termékenységi kezelés során in vitro megtermékenyítéssel (IVF). Ez lehetővé teszi olyan embriók kiválasztását beültetésre, amelyek nem tartalmazzák a specifikus mutációt. Ha az IVF-kezelésben részt vevő szülők egyike a MYBPC3 mutáns példányával rendelkezne, akkor a pár megtermékenyített embrióinak 50% -a örökölné a betegséget. Ma és munkatársai egy hipotetikus forgatókönyvet javasolnak, amelyben megközelítésük lehetővé teheti a hipertrófiás kardiomiopátiában szenvedő egyén számára, hogy növelje az IVF beültetésére rendelkezésre álló embriók százalékos arányát, amelyek nem öröklik a betegséget.
Az elmúlt években a CRISPR-Cas-ot 6, 7 fejlesztették ki az emberi genom hatékony és pontos szerkesztésére. Bár ezt a módszert széles körben elfogadták emlős sejttenyésztési rendszerek és állati embrió modellek alkalmazásával, csak három publikált 8., 9., 10. tanulmány számolt be ennek a technikának az embriókban történő alkalmazásáról.
A CRISPR - Cas szerkesztő rendszernek csak két komponensre van szüksége a DNS szerkesztéséhez: egy vezető RNS szekvenciára és egy Cas nukleáz enzimre, amelyek közül a Cas9 a leggyakrabban használt. A specifikus genomi célpontot a vezető RNS határozza meg, amely komplexet alkot a Cas9-gyel, lehetővé téve az enzim számára, hogy egy megfelelő szekvenciát tartalmazó genomi helyet megcélozzon. Itt vágja le Cas9 a DNS-t, ami kettős szálú 6, 7 törést okoz .
A kettős szálú törések kialakulása aktiválhatja a sejtek DNS-helyreállításának két fő útjának egyikét: a nem homológ végutazási útvonalat (NHEJ) vagy a homológia által irányított javítási utat (HDR). Az NHEJ útvonal egy szünetet kijavít nukleotidok véletlenszerű hozzáadásával vagy eltávolításával, ami a DNS-szekvencia megváltozását eredményezi, ami génkorrekcióra használhatatlanná teszi. Ezért a megközelítések a HDR-re összpontosítanak, amely homológ szekvenciákat (párosítást) használ a DNS-szünetek kijavítására, ezáltal lehetővé téve specifikus szekvenciák bevezetését a személyre szabott javítás érdekében.
A CRISPR komponensek ütemezett kézbesítése a sejtosztódási ciklus megfelelő pontján, akár a G1 és S fázis közötti átmenetnél, akár a G2 és M fázis közötti átmenetnél a HDR útvonal előnyös használatához vezethet. Sajnos a korábbi jelentésekben a merevlemez javításának hatékonysága a CRISPR-Cas9 hatása után túl alacsony volt mind a tenyésztett emberi embrionális őssejtekben (kb. 2% -os hatásfok) 11, mind az emberi embriókban (14,3-25% -os hatásfok) 8 .
Ma és kollégái létrehozták a CRISPR - Cas9 géncsatlakozó konstrukciókat a MYBPC3 megcélzásához, és igazolták és elemezték a géncélzást emberi őssejtek felhasználásával. Ezután emberi embriókkal kezdtek dolgozni. A CRISPR - Cas9 emberi embrionális genomok szerkesztésére való alkalmazásának egyik fő kihívása a mozaikosság jelensége volt, amelyben a génszerkesztés hatékonyságának hiánya fejlődő embriót eredményezett szerkesztett sejtekkel. És szerkesztetlen 8, 9, 10 (1a. Ábra). Ez egészséges és beteg sejtek keverékéhez vezethet a különféle szövetekben és szervekben, ami a betegség tüneteit okozhatja.
