安吉尔:精度需要辜负承诺

聚集定期相互间隔回文重复(CRISPR)是基因编辑的一项新技术,在医学和基础研究有前途的潜力。 CRISPR可以在细菌的DNA被发现。有许多不同类型的CRISPR的DNA,但他们都做出保护细菌免受病毒,就像人类的免疫系统功能,以杀死病毒的蛋白质。顺便CRISPR蛋白做,这是切断病毒的DNA - 认为他们作为分子剪刀 - 防止病毒滋生。

CRISPR已经在最近的新闻很多。一些新闻报道一直是积极的(有前途的新疗法)和它的一些已经负(CRISPR婴儿)。

科学家们发现,CRISPR蛋白质可能是 适于切割其他生物的DNA,包括人类。这导致示威CRISPR可用于 基因编辑 和基因治疗。最常用的CRISPR蛋白被称为cas9。

脱靶效应

与所有的改变游戏规则的技术,注意力都集中在 该技术的道德责任的用途,这是正确的。什么往往是从许多CRISPR辩论缺少的是技术的限制,可能会影响如何以及何时CRISPR在人类基因编辑应用中使用的理解。

我的实验室产生了兴趣,CRISPR因为我们的技术工作 基因编辑。它迅速成为明显的CRISPR和cas9是基因编辑的未来,因为cas9是显著更容易比其他技术的使用,但像所有的新技术,已经成熟的改善。

试图改变人类的DNA时的最大问题之一是所谓的问题 脱靶效应。脱靶时cas9切一块,这是不编程做DNA的效果出现。

在描述脱靶效应,我喜欢在加拿大任何城市或城镇与地址编程的车载GPS单元“的Tim H要么tons”的比喻,这个搜索将导致多个个体Tim的位置。但什么是正确的位置?

在几乎相同的方式,cas9由一小片核糖核酸(RNA)的导向其DNA靶,适当地称为guiderna。如果由guiderna指定的地址不是唯一的,cas9将被引导到多个位置,其中将下调DNA。在这种情况下,地址是在人类基因组的连续DNA序列,在长度通常为20个碱基对。

为什么脱靶效应的问题吗?不是所有的20周碱基对的延伸是在基因组中唯一的,cas9具有能够认识到,不给20个碱基对的地址匹配完美的网站添加问题(这些被称为脱靶位点)。这意味着,总有一款适合cas9在脱靶位点,可能会导致不必要的和严重的副作用,包括癌症切断DNA的潜力。使用基因编辑任何人类治疗应用中,最小化的脱靶效应的潜力是至关重要的。

定位脱靶位点

脱靶效应是 不是在基因编辑领域的新问题以及cas9可能造成脱靶切割是 公认cas9被确定后不久,一个严重的问题.

由多个研究小组显著的努力导致cas9的工程化形式与发展 更大的特异性和更少的脱靶效应。科学家们发现 新CRISPR相关的蛋白质 在基因治疗的新应用。

一个相关的问题是预测脱靶部位,并确定在人类基因组,其中cas9削减。从理论上讲,寻找潜在的cas9脱靶位点应该直截了当。简单地搜索了人类基因组的三十亿个碱基对的到20个碱基对目标的匹配(这是很容易,它的声音,可以在基本编程经验,一台笔记本电脑来完成)。

一些研究发现, 预测的脱靶位点并不总是符合了实验性鉴定cas9脱靶部位,而其他研究发现cas9脱靶位点的数量较少。这些研究结果强调了需要了解cas9如何识别DNA,以便改进可以到预测cas9网站软件进行。

用于基因的编辑和在体组织,如血细胞进行基因治疗的应用,DNA变化不是遗传的。在这些情况下,脱靶效应更高的量是可以容忍的。任何脱靶,因为它们是难以检测和反向效应是完全不能接受的。直到这些问题得到解决,脱靶效应的问题,不应该在大约CRISPR基因编辑的辩论忽视。

大卫·安吉尔 is a Profess要么 of 生物化学, Schulich School of Medicine & Dentistry. 这篇文章最初出现在交谈。