CIENTISTAS DESCOBREM NOVO SISTEMA DE EDIÇÃO DO GENOMA HUMANO

A equipe, conta com o cientista que foi o primeiro revolucionário do sistema CRISPR-Cas9 para edição genoma dos mamíferos e agora identificou um sistema CRISPR diferente com o potencial para uma engenharia genômica ainda mais simples e mais precisa.

Sistemas CRISPR bactérias ajudar a defender contra o ataque viral (mostrado aqui). Estes sistemas têm sido adaptadas para utilização como ferramentas de edição genoma em células humanas. Imagem por Ami Images / Science Photo Library

Sistema CRISPR ajuda bactérias a se defender contra o ataque viral. Estes sistemas têm sido adaptado para utilização como ferramentas de edição genoma em células humanas. Imagem por Ami Images / Science Photo Library

Em um estudo publicado hoje na revista Cell, Feng Zhang e seus colegas do Instituto Broad do MIT e Harvard e do Instituto McGovern para a Pesquisa Cerebral no MIT, com co-autores Eugene Koonin no National Institutes of Health, Aviv Regev do Instituto Broad e o Departamento de Biologia MIT, e John Van der Oost em Wageningen University, descrevem características biológicas inesperadas deste novo sistema e demonstrar que pode ser manipulada para editar os genomas de células humanas.

“Isso tem potencial dramático para avançar na engenharia genética”, disse Eric Lander, diretor do Broad Institute e um dos principais líderes do projeto genoma humano. “O papel não só revela a função de um sistema CRISPR anteriormente descaracterizado, mas também mostra que Cpf1 pode ser aproveitado para a edição genoma humano e tem características notáveis ​​e poderosas. O sistema Cpf1 representa uma nova geração de edição genoma tecnologia”.

Seqüências CRISPR foram descritos pela primeira vez em 1987 e sua função biológica natural foi inicialmente descrita em 2010 e 2011. A aplicação do sistema CRISPR-Cas9 para edição genoma dos mamíferos foi relatada pela primeira vez em 2013, por Zhang e separadamente por George Church em Harvard.

No novo estudo, Zhang e seus colaboradores procuraram através de centenas de sistemas CRISPR em diferentes tipos de bactérias, em busca de enzimas com propriedades úteis que poderiam ser fabricadas para utilização em células humanas. Dois candidatos promissores foram ás enzimas Cpf1 de espécies bacterianas Acidaminococcus e Lachnospiraceae, que Zhang e seus colegas mostraram ter a capacidade de direcionar um loci genômico em células humanas.

“Nós ficamos muito satisfeitos ao descobrir diferentes enzimas CRISPR que podem ser aproveitadas para o avanço da investigação e da saúde humana”, disse Zhang.

O sistema Cpf1 recém-descrito difere em vários aspectos importantes da Cas9 anteriormente descrito, com implicações significativas para a investigação e terapêutica, bem como para o negócio e propriedade intelectual:

* Primeiro: Na sua forma natural, a enzima DNA de corte Cas9 forma um complexo com dois pequenos RNAs, ambos os quais são necessários para a atividade de corte. O sistema Cpf1 é mais simples na medida em que requer apenas um único RNA. A enzima Cpf1 também é menor do que o padrão SpCas9, tornando-se mais fácil para entregar nas células e tecidos.

* Segundo: e talvez mais significativamente: Cpf1 corta o DNA de um modo diferente do que Cas9. Quando o complexo Cas9 corta o DNA, corta ambas as cadeias no mesmo local, deixando extremidades soltas que frequentemente sofrem mutações quando eles são religados. Com o complexo Cpf1 os cortes nas duas fitas são compensados, deixando pequenas saliências nas extremidades expostas. Isto é ajuda na inserção precisa, permitindo que os investigadores integrar um pedaço de DNA de forma mais eficiente e precisa.

* Terceiro: Cpf1 corta ao longo do local de reconhecimento, o que significa que mesmo que o gene alvo sofre mutação no local de corte, ele ainda pode ser re-cortado, permitindo múltiplas oportunidades para a edição correta.

* Quarta: o sistema Cpf1 fornece nova flexibilidade na escolha dos locais de destino. Como Cas9, o complexo Cpf1 primeiro deve anexar a uma curta seqüência conhecida como PAM, e as metas devem ser escolhidas que estão ao lado de ocorrência natural sequências PAM. O complexo Cpf1 reconhece sequências PAM muito diferentes a dos de Cas9. Isto pode ser uma vantagem em alguns genomas alvo, tal como no parasita da malária, bem como em seres humanos.

“As propriedades inesperadas de Cpf1 e uma edição mais precisa abrem a porta para todos os tipos de aplicações, incluindo na pesquisa do câncer”, disse Levi Garraway, um membro do instituto do Broad Institute, e o diretor inaugural do Centro Conjunto para o cancro de precisão Medicina do Instituto Dana-Farber Câncer, Hospital Brigham and Women, e do Instituto Broad. Garraway que não estava envolvido na pesquisa.

Zhang e o Broad Institute em MIT planejam compartilhar o sistema Cpf1 amplamente. Tal como acontece com ferramentas anteriores a Cas9, esses grupos irão tornar esta tecnologia disponível livremente para a pesquisa acadêmica através da do laboratório de Zhang com plasmídeo de compartilhamento da Addgene, através do qual o laboratório de Zhang já dividiu reagentes Cas9 mais de 23.000 vezes para pesquisadores em todo o mundo para acelerar pesquisa. O laboratório de Zhang também oferece ferramentas on-line e recursos gratuitos para os investigadores, através do seu website, http://www.genome-engineering.org

O Instituto Broad do MIT e pretende oferecer licenças não exclusivas para permitir que provedores de ferramentas e de serviços comerciais para adicionar essa enzima para seu pipeline e serviços CRISPR, garantindo ainda mais a disponibilidade desta nova enzima para capacitar pesquisa. Estes grupos planejam oferecer licenças que melhor suporte de desenvolvimento rápido e seguro para fins terapêuticos adequados e importantes. “Estamos empenhados em tornar a tecnologia CRISPR-Cpf1 amplamente acessível”, disse Zhang.

“Nosso objetivo é desenvolver ferramentas que podem acelerar a investigação e, eventualmente, levar a novas aplicações terapêuticas. Nós vemos muito mais para vir, mesmo para além Cpf1 e Cas9, com outras enzimas que podem ser reutilizados para novos avanços edição genoma.”

Fonte: Phys.org

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