Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đang tìm ra những cách mới để cải thiện việc sử dụng enzyme CRISPR Cas9 và giảm khả năng đột biến ngoài mục tiêu ở chuột trong phòng thí nghiệm. Những phát hiện này sẽ giúp các nhà khoa học bối cảnh hóa một mối quan tâm chung liên quan đến chỉnh sửa gen và xác định các chiến lược mới để cải thiện độ chính xác của nó.
Theo các kết quả mới từ một sự hợp tác nghiên cứu bao gồm Lauryl Nutter, Tiến sĩ, Giám đốc cấp cao, Phát triển Khoa học và Công nghệ tại The, các nhà khoa học đang tìm ra những cách mới để cải thiện việc sử dụng enzyme CRISPR Cas9 và giảm cơ hội đột biến ngoài mục tiêu ở chuột trong phòng thí nghiệm tại Trung tâm Phenogenomics ở Bệnh viện dành cho Trẻ ốm (SickKids), Toronto. Những phát hiện này giúp các nhà khoa học bối cảnh hóa mối quan tâm chung liên quan đến chỉnh sửa gen và xác định các chiến lược mới để cải thiện độ chính xác của nó đã được trình bày dưới dạng tóm tắt toàn thể đặc trưng tại Hội nghị thường niên của Hiệp hội Di truyền học người Mỹ 2019 ở Houston.
Tiến sĩ Nutter và các cộng tác viên của cô từ Dự án Kiểu hình chuột Knockout đa tổ chức (KOMP2) thường xuyên sử dụng Cas9 và chỉnh sửa gen để tạo ra các dòng chuột thí nghiệm với các đột biến cụ thể. Trong công việc này, họ thường gặp phải các câu hỏi về khả năng gây đột biến ngoài mục tiêu – đột biến gen ngoài ý muốn được đưa ra bởi quá trình chỉnh sửa gen – trong các dòng chuột của họ.
Đến mức độ nào chúng ta cần phải lo lắng về đột biến ngoài mục tiêu?.
Bằng cách chứng minh mức độ của vấn đề ở chuột, các nhà nghiên cứu hy vọng có thể đánh giá nó tốt hơn trong các dòng tế bào người đang nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cũng như tạo ra những cách mới để cải thiện độ chính xác của chỉnh sửa gen dựa trên Cas9.
Để trả lời những câu hỏi này, nhóm của Tiến sĩ Nutter đã thực hiện 58 thí nghiệm chỉnh sửa bộ gen trong phôi chuột với Cas9 và hướng dẫn các RNA được cấu hình để tạo ra một đột biến nhắm mục tiêu cụ thể trong một gen khác sẽ được truyền lại cho con cháu của nó. Hai đến bốn hướng dẫn đã được sử dụng cho mỗi thí nghiệm với tổng số 175 RNA hướng dẫn khác nhau. Sau đó họ giải trình tự toàn bộ bộ gen của mỗi con chuột để tìm kiếm bất kỳ đột biến bổ sung nào có thể xảy ra. Để có được tỷ lệ đột biến cơ bản, toàn bộ bộ gen của dòng chuột được xử lý Cas9 được so sánh với 25 con chuột đối chứng không được điều trị.
Trong 31 dòng chuột được điều trị bằng Cas9, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy các đột biến không có mục tiêu và trong 20 dòng còn lại họ đã tìm thấy trung bình 2,3 đột biến ngoài mục tiêu. Để so sánh trong số cả hai dòng chuột được điều trị và không được điều trị, họ đã tìm thấy trung bình 3.500 đột biến xuất hiện tự nhiên ở mỗi loài động vật.
Đáng ngạc nhiên, những kết quả này cho thấy số lượng đột biến xảy ra tự nhiên vượt xa những đột biến được giới thiệu bởi Cas9. Họ cũng chỉ ra rằng khi các RNA hướng dẫn được thiết kế hợp lý việc gây đột biến ngoài mục tiêu là khá hiếm.
Kết quả cũng bổ sung bối cảnh cho việc sử dụng các dòng chuột trong phòng thí nghiệm trong nghiên cứu di truyền học và các giả định mà các nhà khoa học đưa ra khi sử dụng chúng.
Trong lịch sử, các nhà khoa học đã sử dụng các dòng chuột lai để nghiên cứu di truyền ở chuột vì bộ gen của chúng chỉ khác nhau ở một số nơi xác định và họ cho rằng bất kỳ sự khác biệt nào giữa những con chuột là do những khác biệt đó. Tuy nhiên, các nhà khoa học thấy rằng ngay cả trong số những con chuột trong cùng một lứa cũng có thể xảy ra hàng ngàn sự khác biệt di truyền xảy ra tự nhiên.
Kết quả của họ nhấn mạnh sự cần thiết phải nhận thức về việc sử dụng Cas9 và các công cụ khác trong bộ gen có thể không được xác định rõ như chúng ta nghĩ.
Bước tiếp theo, Tiến sĩ Nutter và các cộng tác viên của cô có kế hoạch khám phá xem các enzyme ức chế hoặc tăng cường sửa chữa DNA có thể ảnh hưởng đến tốc độ phát sinh đột biến mới hay không. Họ cũng có kế hoạch kiểm tra sự đánh đổi giữa việc cải thiện hiệu quả của đột biến Cas9 và cải thiện độ chính xác của nó. Tập trung vào việc sản xuất các dòng chuột trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu hy vọng phát hiện của họ sẽ cho thấy sự phát triển của các RNA dẫn hướng tốt hơn, các đoạn RNA ngắn cho phép Cas9 liên kết với mục tiêu dự định của nó và tạo ra đột biến dự định.
Rộng hơn, họ hy vọng phát hiện của họ sẽ dẫn đến việc sử dụng tốt hơn các nhóm kiểm soát và quan điểm sáng suốt hơn về thiết kế thử nghiệm. Họ lưu ý rằng kiến thức này sẽ đặc biệt quan trọng trong nghiên cứu chỉnh sửa gen với các ứng dụng trị liệu tiềm năng, bao gồm các nghiên cứu về sự an toàn và hiệu quả của các liệu pháp dựa trên di truyền.
Tham khảo: L Nutter et al . (2019 ngày 18 tháng 10). Tóm tắt: Toàn bộ trình tự bộ gen đặt Cas9 đột biến ngoài mục tiêu vào bối cảnh trôi dạt di truyền. Trình bày tại Hội nghị thường niên năm 2019 của Hiệp hội Di truyền học người Mỹ. Houston, Texas.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Hiệp hội Di truyền học người Mỹ . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.