Prelomová technológia umožní opraviť DNA s nevídanou presnosťou

Americkému molekulárnemu biológovi Davidovi Liu, profesorovi v Broad Institute, bola udelená prestížna cena v oblasti biologických vied za vývoj dvoch transformačných technológií: jedna už zlepšuje životy pacientov s ťažkými genetickými ochoreniami a druhá je pripravená zmeniť podobu medicíny v nasledujúcich rokoch. DNA je tvorená štyrmi chemickými „písmenami“ – nukleotidovými bázami A, G, T a C.

Mutácie v tejto sekvencii spôsobujú tisíce ľudských chorôb, no až donedávna mohla úprava génov opraviť len obmedzený počet z nich. Dokonca aj CRISPR-Cas9, prelomová technológia, za ktorú bola v roku 2020 udelená Nobelova cena, má veľké obmedzenia. Strihá obidve vlákna špirály DNA, a tak môže gény skôr narušiť ako opraviť, pričom tento proces môže priniesť nové chyby.

„Schopnosť využiť úpravu genómu na liečbu genetických ochorení si vo väčšine prípadov vyžaduje spôsoby, ako opraviť chybný zápis DNA, a nie len narušiť gén,“ povedal Liu. Tento poznatok viedol jeho laboratórium k vývoju úpravy bázy, ktorá využíva proteín Cas9 – vypnutý tak, aby už nemohol strihať obe vlákna DNA – na nájdenie cieľovej sekvencie DNA a iný enzým na premenu jedného písmena na iné, napríklad C na T alebo G na A. Zvrátiť zmenu z T na C alebo A na G bolo ťažšie. Liuov tím túto výzvu prekonal vytvorením úplne nových enzýmov.

Tieto bázové editory teraz dokážu opraviť približne 30 % mutácií, ktoré spôsobujú genetické ochorenia. Technológia sa už využíva v najmenej 14 klinických skúškach. V jednej z nich spoločnosť Beam Therapeutics, ktorú Liu spoluzakladal, oznámila, že vyliečila pacientov s AATD, vzácnou genetickou poruchou postihujúcou pľúca a pečeň, jedinou infúziou lieku. Zatiaľ čo tradičné génové terapie často narušujú chybné gény alebo ich obchádzajú, editácia báz opravuje samotnú mutáciu.

Základné úpravy, nazývané „CRISPR 2.0“, nedokážu opraviť každú mutáciu. Mimo ich dosahu zostáva asi 70 % zo zhruba 100 000 známych mutácií spôsobujúcich choroby, a to vrátane tých, ktoré sú spôsobené chýbajúcimi alebo nadbytočnými písmenami. Liuovo laboratórium v roku 2019 zaviedlo prvotnú úpravu (prime editing), metódu, ktorá dokáže nahradiť celé úseky chybnej DNA opravenými sekvenciami.

Ak je CRISPR ako nožnice, ktoré strihajú DNA, a editory báz sú ako použitie ceruzky na opravu jednotlivých písmen, potom je prvotná úprava ekvivalentom funkcie „nájsť a nahradiť“ textového procesora. Medzi ciele, ktoré Liu a jeho tím sledovali s prvotnými úpravami, patrí cystická fibróza, bežné genetické ochorenie zvyčajne spôsobené tromi chýbajúcimi písmenami DNA, ktoré spôsobuje nahromadenie hustého hlienu v pľúcach a tráviacom systéme.

Zdroj: phys.org.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}