CRISPR-Cas9 게놈 편집을 개선하는 간단한 단계

교토 대학

Hotta의 실험실은 세포 RNA로부터의 보호가 iPS 세포의 게놈 편집을 향상 시킨다는 것을 보여줍니다.

인간 유전 DNA를 편집하는 과학자의 능력은 수십 년 동안 존재 해 왔습니다. 이와 같은 연구는 인간 게놈의 수십억 개의 염기쌍 중 하나의 단일 돌연변이가 어떻게 치명적인 질병을 유발할 수 있는지 밝혀 냈습니다. 지난 10 년 동안 CRISPR-Cas9 기술의 발전은 DNA 편집 과정을 크게 발전 시켰으며 재생 의학에 혁명을 일으킬 것을 약속했습니다. 치료 응용 프로그램의 가장 큰 과제 중 하나는 게놈 미세 편집의 효율성입니다. 주니어 부교수의 새로운 연구 아 케츠 호타 우리와 동료들은 CRISPR-Cas9를 iPS 세포에 전달하여이 효율성을 향상시키는 간단하지만 필수적인 단계를보고합니다.

CRISPR-Cas9 시스템을 발견하여 2020 년 노벨 화학상을 수상했습니다. 자연에서 CRISPR-Cas9는 박테리아에서 발견되는 원시 면역 체계로 진화했습니다. 생명 공학자들은 농업 및 바이오 연료를 포함하여 의학 이외의 다양한 게놈 편집 응용 분야에서 CRISPR-Cas9의 힘을 활용했습니다.

게놈 변형을 위해 Cas9 단백질은 RNA (gRNA) 가이드 분자의 도움을 받아 원하는 위치에 DNA 세그먼트를 삽입합니다. 컷은 이후 세포의 자연 DNA 복구 시스템에 의해 복구됩니다. 과학자들은 수리가 기능성 유전자를 생성하도록 CRISPR-Cas9 시스템을 설계 할 수 있습니다.

“Cas9를 제자리에 자르려면 플라스미드 또는 RNP를 사용하여 세포에 전달합니다. [ribonucleoprotein] gRNA와 복잡해 “이 연구의 주요 저자 중 한 명인 Mandy Long 박사는 설명했습니다. 그러나 전달 단위 (플라스미드 또는 RNP)가 효능의 주요 결정 요인이었습니다.

“플라스미드에 의해 발현 된 Cas9 및 gRNA에 비해 RNP의 절단 효율이 훨씬 더 높았습니다. 이것은 우리가 세포에서 Cas9 활성을 억제하는 어떤 종류의 요인이 있다고 믿게했습니다.”라고 Long은 덧붙였습니다.

CRISPR-Cas9를 iPS 셀에 도입하는 것은 기술적으로 어렵지 않지만 Cas9 전달 모드는 셀 환경을 다르게 직면하게합니다.

RNP를 사용하면 gRNA와 Cas9가 결합하여 전달하기 전에 복합체를 형성합니다. 플라스미드를 사용할 때는 두 가지가 세포 내부에서 상호 작용하기 때문에 이것은 그렇지 않습니다. 폐는 플라스미드를 사용할 때 세포의 내부 RNA가 어떻게 든 gRNA-Cas9 반응을 차단하고 있음을 발견했습니다.

“우리는 이것이 어떻게 일어 났는지 확실하지 않지만 RNA가 Cas9에 대한 우리 약물의 결합 부위를 구조적으로 차단하는 것으로 보입니다.”라고 그녀는 말했습니다.

세포에 RNA가 풍부하기 때문에 Cas9가 얼마나 전달 되었든 상관없이 RNP로 gRNA와 이미 복잡하지 않은 한 게놈 편집이 좋지 않았습니다. 한편, RNP로서 Cas9는 더 이상 RNA에 의해 억제되지 않는 것으로 나타났습니다.

연구팀은 더 나은 결과를내는 RNP를 얻기 위해이 발견을 근육 퇴화로 이어지는 선천성 질환 인 미요시 근병증과 뒤쉔 근이영양증이라는 두 가지 근육 장애에 적용했습니다. 실제로, RNP는 환자 iPS 세포의 돌연변이를 교정하는 데 유용했습니다.

그들은 또한이 접근법을 적용하여 면역 반응의 위험을 줄이는 보편적 인 공여자 iPS 세포를 생성했습니다. 이 세포는 대규모 프로젝트의 일부로 재생 의학을 위해 일반 대중에게 iPS 세포를 제공 할 CiRA 재단.

“RNP 전달이 플라스미드 전달보다 게놈 편집에서 더 높은 효율성을 가져온다는 관찰은 새로운 것이 아닙니다. 그러나 아무도 그 차이에 대한 명백한 이유가 없었습니다. RNP가 게놈 변형을 방해하는 능력을 발견하면 CRISPR-Cas9 기술을 개선하는 데 도움이 될 것입니다. 치료를 위해. “미래.”