Gen mutasyonlarının, diyabet gibi durumlara karşı dirençten belirli kanserlere karşı duyarlılığa kadar hem iyi hem de kötü sonuçları vardır.
Bu mutasyonları incelemek için bilim adamlarının bunları doğrudan insan hücrelerine yerleştirmeleri gerekiyor. Ancak hücrelerin içindeki genetik talimatları değiştirmek karmaşıktır. İnsan genomu, onbinlerce gene bölünmüş 3 milyar baz çifti DNA'dan oluşur.
Bu amaçla Bilim araştırmacıları, genomun geri kalanını bozmadan yalnızca belirli genlerde hızlı bir şekilde mutasyonlar oluşturmalarına olanak tanıyan bir araç yarattılar. Science dergisinde açıklanan Helikaz Destekli Sürekli Düzenleme (HACE) adı verilen araçları, sağlam, canlı hücrelerde genomun önceden belirlenmiş bölgelerine yerleştirilebilir.
Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü Kök Hücre Bölümü'nde sentetik biyoloji okuyan ilk yazar Xi Dawn Chen, “Bunun gibi araçların geliştirilmesi, evrimi doğrudan insan hücreleri içinde kullanma yeteneğimizde önemli bir ilerlemeye işaret ediyor” dedi. Rejeneratif Biyoloji. “Genomun belirli kısımlarında hedeflenen mutajeneze izin vererek bu araç, daha önce ulaşılamayan enzimlerin ve tedavilerin yaratılmasının kapısını açıyor.”
Kök Hücre ve Rejeneratif Biyoloji Bölümünde yardımcı doçent ve Broad Institute üyesi kıdemli yazar Fei Chen, “HACE, CRISPR'ın hassasiyetini uzun DNA dizilerini düzenleme yeteneği ile birleştirerek onu hedeflenen evrim için güçlü bir araç haline getiriyor” diye açıkladı.
Aracın laboratuvardaki gücünü göstermek için bilim insanları, bunu, kanser tedavilerinin sıklıkla hedef aldığı ancak hastalıklı hücrelerin direnç mekanizmalarını mutasyona uğratması nedeniyle sıklıkla başarısız olan MEK1 adlı bir gendeki ilaca direnç mutasyonlarını tanımlamak için kullandılar. Ekip, HACE'yi kullanarak yalnızca mutasyona uğramış genleri sıraladı ve trametinib ve selumetinib gibi kanser ilaçlarına dirençle ilişkili birkaç benzersiz değişikliği saptadı ve mutasyonların ilaç performansını nasıl etkilediğine dair içgörüler sundu.
Ayrıca, RNA birleştirme adı verilen biyomoleküler bir süreçte yer alan bir gen olan SF3B1'deki mutasyonların RNA düzeneğini nasıl etkilediğini de incelediler. Bu gendeki mutasyonlar kan kanserlerinde yaygındır, ancak hangi mutasyonların birleştirme kusurlarına neden olduğu belirsizdir; HACE sayesinde ekip bu değişiklikleri kolayca tespit edebildi.
Bradley Bernstein'ın Bilim Tıp Fakültesi ve Dana-Farber Kanser Enstitüsü'ndeki laboratuvarıyla ortaklaşa çalışan araştırmacılar, düzenleyici DNA bölgesindeki değişikliklerin, kanser için potansiyel bir hedef olarak kabul edilen bağışıklık hücrelerindeki bir proteinin üretimini nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için de bu aracı kullandılar. immünoterapiler.
Bernstein, HACE gibi araçların bir gün gen düzenleyici dizilerde büyük düzenlemelere izin verebileceğini ve bunun daha sonra şifre çözme için derin öğrenme hesaplamasıyla birleştirilebileceğini söyledi. Bernstein, “Gen aktivitesini 'düzeltmek' ve hastalığı iyileştirmek için bu düzenleyici dizilerin hassas düzenlemelerini veya ayarlanmasını içeren birçok yeni terapötik fırsat hayal edilebilir” dedi.
Bu araştırma Ulusal Sağlık Enstitüleri, Broad Enstitüsü ve Bilim Kök Hücre Enstitüsü dahil olmak üzere birçok kaynak tarafından desteklenmiştir.
Bu mutasyonları incelemek için bilim adamlarının bunları doğrudan insan hücrelerine yerleştirmeleri gerekiyor. Ancak hücrelerin içindeki genetik talimatları değiştirmek karmaşıktır. İnsan genomu, onbinlerce gene bölünmüş 3 milyar baz çifti DNA'dan oluşur.
Bu amaçla Bilim araştırmacıları, genomun geri kalanını bozmadan yalnızca belirli genlerde hızlı bir şekilde mutasyonlar oluşturmalarına olanak tanıyan bir araç yarattılar. Science dergisinde açıklanan Helikaz Destekli Sürekli Düzenleme (HACE) adı verilen araçları, sağlam, canlı hücrelerde genomun önceden belirlenmiş bölgelerine yerleştirilebilir.
Griffin Sanat ve Bilim Enstitüsü Kök Hücre Bölümü'nde sentetik biyoloji okuyan ilk yazar Xi Dawn Chen, “Bunun gibi araçların geliştirilmesi, evrimi doğrudan insan hücreleri içinde kullanma yeteneğimizde önemli bir ilerlemeye işaret ediyor” dedi. Rejeneratif Biyoloji. “Genomun belirli kısımlarında hedeflenen mutajeneze izin vererek bu araç, daha önce ulaşılamayan enzimlerin ve tedavilerin yaratılmasının kapısını açıyor.”
Fazladan gen kopyalarının eklenmesini veya birçok farklı genin aynı anda geniş çapta mutasyona uğratılmasını içeren mevcut mutajenez yöntemlerinden farklı olarak HACE, bir mahalle yerine belirli bir adrese gitmek gibi konumlara yönlendirilme avantajı sunuyor. Ekibin yeni biyomühendisliği, DNA'yı doğal olarak “açan” bir enzim olan helikazın gen düzenleyici bir enzimle birleştirilmesini içeriyor. Daha sonra protein çiftini mutasyona uğratmak istedikleri gene yönlendirmek için CRISPR-Cas9 gen düzenleme teknolojisini kullanıyorlar. Helikaz DNA'nın fermuarını açarken, yalnızca o gen dizisine mutasyonlar sokar.
Kök Hücre ve Rejeneratif Biyoloji Bölümünde yardımcı doçent ve Broad Institute üyesi kıdemli yazar Fei Chen, “HACE, CRISPR'ın hassasiyetini uzun DNA dizilerini düzenleme yeteneği ile birleştirerek onu hedeflenen evrim için güçlü bir araç haline getiriyor” diye açıkladı.
Aracın laboratuvardaki gücünü göstermek için bilim insanları, bunu, kanser tedavilerinin sıklıkla hedef aldığı ancak hastalıklı hücrelerin direnç mekanizmalarını mutasyona uğratması nedeniyle sıklıkla başarısız olan MEK1 adlı bir gendeki ilaca direnç mutasyonlarını tanımlamak için kullandılar. Ekip, HACE'yi kullanarak yalnızca mutasyona uğramış genleri sıraladı ve trametinib ve selumetinib gibi kanser ilaçlarına dirençle ilişkili birkaç benzersiz değişikliği saptadı ve mutasyonların ilaç performansını nasıl etkilediğine dair içgörüler sundu.
Ayrıca, RNA birleştirme adı verilen biyomoleküler bir süreçte yer alan bir gen olan SF3B1'deki mutasyonların RNA düzeneğini nasıl etkilediğini de incelediler. Bu gendeki mutasyonlar kan kanserlerinde yaygındır, ancak hangi mutasyonların birleştirme kusurlarına neden olduğu belirsizdir; HACE sayesinde ekip bu değişiklikleri kolayca tespit edebildi.
Bradley Bernstein'ın Bilim Tıp Fakültesi ve Dana-Farber Kanser Enstitüsü'ndeki laboratuvarıyla ortaklaşa çalışan araştırmacılar, düzenleyici DNA bölgesindeki değişikliklerin, kanser için potansiyel bir hedef olarak kabul edilen bağışıklık hücrelerindeki bir proteinin üretimini nasıl etkilediğini daha iyi anlamak için de bu aracı kullandılar. immünoterapiler.
Bernstein, HACE gibi araçların bir gün gen düzenleyici dizilerde büyük düzenlemelere izin verebileceğini ve bunun daha sonra şifre çözme için derin öğrenme hesaplamasıyla birleştirilebileceğini söyledi. Bernstein, “Gen aktivitesini 'düzeltmek' ve hastalığı iyileştirmek için bu düzenleyici dizilerin hassas düzenlemelerini veya ayarlanmasını içeren birçok yeni terapötik fırsat hayal edilebilir” dedi.
Bu araştırma Ulusal Sağlık Enstitüleri, Broad Enstitüsü ve Bilim Kök Hücre Enstitüsü dahil olmak üzere birçok kaynak tarafından desteklenmiştir.