Strategi baru menekan ‘tombol reset’ untuk duplikasi genetik penyebab penyakit – ScienceDaily

Strategi baru menekan ‘tombol reset’ untuk duplikasi genetik penyebab penyakit – ScienceDaily

[ad_1]

Para ilmuwan di UMass Medical School telah mengembangkan strategi untuk mengedit dan memperbaiki jenis mutasi genetik tertentu yang terkait dengan mikroduplikasi menggunakan CRISPR / Cas9 dan jalur perbaikan DNA yang jarang digunakan. Dijelaskan dalam Alam, pendekatan untuk pengeditan gen yang dapat diprogram ini mengatasi inefisiensi sebelumnya dalam koreksi gen.

“Ini seperti menekan tombol reset,” kata Scot A. Wolfe, PhD, profesor biologi molekuler, sel & kanker. “Kami tidak perlu menambahkan materi genetik korektif, sebagai gantinya sel menjahit kembali DNA tanpa duplikasi. Ini jalan pintas untuk koreksi gen dengan daya tarik terapi potensial.”

Mikroduplikasi adalah perubahan dalam kromosom di mana segmen kecil DNA disalin atau diduplikasi. Pada gen tertentu, duplikasi ini dapat mengarah pada apa yang disebut “mutasi frameshift”, ketika jumlah nukleotida yang ditambahkan tidak habis dibagi tiga. Ini mengubah terjemahan gen menjadi protein, menyebabkan hilangnya fungsi. Mutasi frameshift akibat mikroduplikasi menyebabkan sebanyak 143 penyakit berbeda, termasuk distrofi otot tungkai-girdle, sindrom Hermansky-Pudlak, dan Tay-Sachs.

Dr. Wolfe, rekan penyelidik dari Alam studi, adalah seorang ahli dalam CRISPR / Cas9 dan metode pengeditan gen berbasis nuclease lainnya yang dapat diprogram. Sebagian besar teknik ini membutuhkan pemutusan untaian DNA pada gen yang rusak dan pengenalan materi genetik korektif. Urutan baru dimasukkan ke dalam pemutusan dan diperbaiki oleh mekanisme perbaikan DNA bawaan yang ditemukan dalam sel yang dikenal sebagai jalur perbaikan yang diarahkan homologi. Meski secara terapi menjanjikan, metode mengoreksi gen ini bisa jadi tidak efisien dan memiliki tantangan teknis lainnya.

Wolfe dan rekan peneliti Charles P. Emerson Jr., PhD, profesor neurologi, direktur Wellstone Muscular Dystrophy Center di UMass Medical School, dan seorang ahli dalam pengembangan otot rangka dan distrofi otot, percaya bahwa mungkin ada pendekatan yang lebih langsung untuk memperbaiki penyakit yang disebabkan oleh penggandaan mikro. Mereka beralasan bahwa jika jalur penggabungan akhir yang dimediasi mikrohomologi (MMEJ) dapat dimanfaatkan secara efektif, alih-alih jalur perbaikan yang diarahkan homologi, itu akan menghapus urutan duplikat dan mengembalikan urutan fungsional gen. Kurang efisien dan lebih jarang daripada mekanisme perbaikan seluler lainnya, jalur MMEJ sering mengakibatkan penghapusan di kedua sisi jeda dan bertanggung jawab untuk melakukan sebagian kecil perbaikan DNA – kurang dari 10 persen menurut beberapa perkiraan.

Dr. Emerson memiliki target penyakit yang menjanjikan untuk mengevaluasi kelayakan pendekatan pengeditan ini – distrofi otot tungkai-girdle tipe 2G (LGMD2G) yang disebabkan oleh mikroduplikasi dalam gen TCAP. Laboratorium Emerson dan Wolfe merawat sel induk berpotensi majemuk yang dihasilkan dari pasien LGMD2G dengan nuklease Strepetococcus pyogenesCas9 (SpCas9) untuk menargetkan pemecahan DNA di dekat pusat mikroduplikasi di gen TCAP. Seperti yang mereka prediksi, mekanisme perbaikan MMEJ menghapus satu salinan mikroduplikasi – secara efektif menyatukan kembali DNA dengan efisiensi yang sangat tinggi, meninggalkan materi genetik yang bermutasi dan memulihkan gen untuk memungkinkan protein TCAP normal diproduksi.

“Kesederhanaan dan efisiensi pengeditan gen mikroduplikasi dari gen TCAP adalah momen penemuan yang sangat menarik, dan memberikan kesempatan unik untuk mengembangkan terapi LGMD 2G, yang saat ini tidak dapat diobati, dan ini telah menjadi tujuan langsung kami,” kata Emerson.

Berapa banyak penyakit yang disebabkan oleh mikroduplikasi yang mungkin dapat diobati dengan penyuntingan gen MMEJ nuclease? Berkolaborasi dengan Christian Mueller, PhD, profesor pediatri, tim tersebut menunjukkan bahwa mikroduplikasi dalam gen HPS1 yang terkait dengan sindrom Hermanksy-Pudlak tipe 1 dapat dikoreksi dalam sel pasien. Oliver King, PhD, asisten profesor neurologi, kemudian mengembangkan alat komputasi untuk mencari database genom manusia dan secara luar biasa mengidentifikasi 143 penyakit yang terkait dengan penggandaan mikro yang dapat diobati dengan menggunakan pendekatan Cas9-MMEJ.

“Dari awal yang sederhana ini, kami percaya bahwa kesederhanaan, keandalan, dan kemanjuran dari strategi terapeutik berbasis MMEJ dapat memungkinkan pengembangan terapi koreksi gen berbasis nuclease untuk banyak penyakit yang saat ini tidak dapat diobati,” kata Wolfe.

Untuk Informasi Lebih lanjut silahkan Kunjungi : Keluaran SGP

Author Image
adminProzen