Il Broad Institute e gli scienziati del MIT che hanno utilizzato prima CRISPR per il montaggio del genoma dei mammiferi, hanno ora progettato un nuovo sistema molecolare per la modifica efficiente del RNA nelle cellule umane. L’editing RNA, che può alterare i prodotti genetici senza apportare modifiche al genoma, ha un profondo potenziale come strumento per la ricerca e il trattamento delle malattie.
L’RNA è stato modificato utilizzando la tecnologia di modifica base CRISPR-Cas13 (A differenza di Cas9, le proteine Cas13 mirano e tagliano l’RNA). Il nuovo sistema è denominato “REAPAIR” – (RNA Editing per Programmable A to I Replacement).
Il sistema può cambiare nucleotidi singoli RNA in cellule di mammiferi in modo programmabile e preciso. REPAIR ha la capacità di invertire le mutazioni che causano malattie a livello di RNA, nonché altre potenziali applicazioni di scienze terapeutiche e di base.
“Finora abbiamo ottenuto ottimi risultati inattivando i geni, ma effettivamente recuperare la funzione proteina persa è molto più impegnativa. Questa nuova capacità di modificare l’RNA apre molte potenziali opportunità per recuperare tale funzione e trattare molte malattie, in quasi tutte le cellule” – afferma il prof. Feng Zhang.
REPAIR ha la capacità di individuare singole lettere di RNA, o nucleosidi, commutando adenosina in inosina. Queste lettere sono coinvolte in cambiamenti a base singola noti per causare regolarmente malattie nell’uomo. Nella malattia umana, una mutazione della lettera G ad A è estremamente comune; queste alterazioni sono implicate in, ad esempio, casi di epilessia focale, distrofia muscolare di Duchenne e malattia di Parkinson. REPAIR ha la capacità di invertire l’impatto di qualsiasi mutazione da G ad A patogena indipendentemente dalla sua sequenza nucleotidica circostante, con il potenziale di operare in qualsiasi tipo di cellula.
Finora la nuova tecnica è stata sperimentata in vitro e su cellule umane.
Il professore Zhang e il suo team intendono condividere ampiamente il sistema REPAIR. Come i precedenti strumenti CRISPR, questa tecnologia sarà libera per la ricerca accademica tramite la pagina del laboratorio Zhang sul sito web di Addgene per la condivisione di plasmidi, attraverso il quale il laboratorio Zhang ha già condiviso dati con ricercatori in più di 2.200 laboratori in 61 paesi, accelerando la ricerca in tutto il mondo.
In un secondo lavoro il team di ricerca, guidato da David Liu, professore di chimica e biologia chimica all’Università di Harvard, membro del Broad Institute, ha sviluppato una macchina molecolare che può trasformare la base DNA T in C o A in G. Può dunque annullare i tipi più comuni di “mutazione puntuale“, che coinvolgono una singola base aberrante. Tutto questo senza tagliare la doppia elica, con alta efficienza e praticamente senza nessun prodotto indesiderato.
Lo sviluppo di questa tecnica è un’aggiunta importante alla crescente suite di strumenti di editing del genoma.
Il nuovo sistema, soprannominato Adenine Base Editor o ABE, può essere programmato per individuare una coppia di base specifica in un genoma utilizzando un RNA guida e una forma modificata di CRISPR-Cas9. Per dimostrare il potenziale di ABE, Liu e colleghi hanno utilizzato ABE per correggere direttamente una mutazione che causa l’emocromatosi ereditaria (HHC) nelle cellule umane.
Il nuovo editor è descritto sulla rivista “Nature“.
Leggi abstracts degli articoli:
- RNA editing with CRISPR-Cas13
BY DAVID B. T. COX, JONATHAN S. GOOTENBERG, OMAR O. ABUDAYYEH, BRIAN FRANKLIN, MAX J. KELLNER, JULIA JOUNG, FENG ZHANG
Science 25 Oct 2017: PUBLISHED ONLINE 25 OCT 2017 DOI: 10.1126/science.aaq0180 - Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage
Nicole M. Gaudelli,Alexis C. Komor,Holly A. Rees,Michael S. Packer,Ahmed H. Badran, David I. Bryson & David R. Liu
Nature (2017) Published online 25 October 2017 doi:10.1038/nature24644
Fonte: Broad Institute
