Et af de største videnskabelige fremskridt i det sidste årti bliver bedre takket være forskere ved University of Texas i Austin; University of California, Berkeley; og Korea University. Holdet har udviklet et nyt værktøj til at hjælpe forskere med at vælge den bedste tilgængelige genredigeringsmulighed til et givent job, hvilket gør teknologien kaldet CRISPR sikrere, billigere og mere effektiv. Værktøjet er beskrevet i et papir ude i dag i Nature Biotechnology.
CRISPR-genredigeringsteknikken rummer et enormt potentiale til at forbedre menneskers sundhed, landbruget og fremtiden for mennesker på planeten, men udfordringen ligger i genredigeringens sarte natur - der er næsten ingen plads til fejl.
For at redigere gener bruger videnskabsmænd snesevis af forskellige enzymer fra et naturligt forekommende system kaldet CRISPR. Forskere lokaliserer en problematisk DNA-sekvens og bruger disse specialiserede enzymer til at klippe den, som om de brugte en saks, hvilket tillader genetisk materiale at blive tilføjet, fjernet eller ændret. Men disse sakse er ikke perfekte. Nøjagtighed og effektivitet varierer afhængigt af CRISPR-enzymet og projektet. Det nye værktøj guider brugerne, så de kan vælge det bedste CRISPR-enzym til deres genredigering med høj indsats.
"Vi har designet en ny metode, der tester specificiteten af disse forskellige CRISPR-enzymer - hvor præcise de er - robust mod enhver ændring i DNA-sekvensen, der kunne misdirigere dem, og på en renere måde end nogensinde før., " sagde Steve Jones, en UT-forsker, der skrev papiret sammen med Ilya Finkelstein, en lektor i molekylær biovidenskab.
Der kan opstå problemer, når et CRISPR-enzym målretter mod de forkerte dele af DNA. Hvert CRISPR-enzym har styrker og svagheder ved redigering af forskellige sekvenser, så forskerne satte sig for at skabe et værktøj til at hjælpe videnskabsmænd med at sammenligne de forskellige enzymer og finde det bedste til et givent job.
"CRISPR blev ikke designet i et laboratorium. Det blev ikke lavet af mennesker til mennesker. Det blev lavet af bakterier for at forsvare sig mod vira," sagde John Hawkins, en Ph. D. alumne, der for nylig var hos UT's Oden Institute for Computational Engineering and Sciences. "Der er et utroligt potentiale for dets anvendelse i medicin, men den første regel for medicin er 'gør ingen skade'. Vores arbejde forsøger at gøre CRISPR sikrere."
Forskerholdet udviklede et bibliotek af DNA-sekvenser og målte, hvor nøjagtigt hvert CRISPR-enzym var, hvor lang tid det tog enzymet at redigere sekvenserne, og hvor præcist de redigerede sekvensen. Til nogle opgaver fungerede det almindeligt anvendte enzym CRISPR-Cas9 bedst; i andre klarede forskellige enzymer sig meget bedre.
"Det er ligesom en standardiseret test," sagde Hawkins. "Hver elev får den samme test, og nu har du et benchmark til at sammenligne dem."
Værktøjet giver forskere mulighed for at vælge det bedste enzym til redigering i første forsøg, så processen bliver mere effektiv og billigere. Derudover giver det videnskabsmænd information om, hvor der er størst sandsynlighed for fejl for hvert enzym, hvilket sparer tid.
"Denne teknik giver os en ny måde at reducere risikoen på," sagde Jones. "Det tillader genredigeringer at være mere forudsigelige."
