CRISPR-joins battle of the bulge, bekämpft Fettleibigkeit ohne änderungen an Genom

Eine gewichtige neue Studie zeigt, dass die CRISPR-Therapien können schneiden Sie Fett, ohne zu schneiden der DNA. In einem Papier, veröffentlicht Dez. 13, 2018, in der Zeitschrift Science, UC San Francisco Forscher beschreiben, wie eine modifizierte version von CRISPR wurde genutzt, um Rampe bis die Aktivität bestimmter Gene und verhindern, dass schwere Korpulenz in den Mäusen mit genetischen Mutationen, die zu bereiten, Sie zu extremer Gewichtszunahme. Allem erzielten die Forscher eine lang anhaltende Gewichtskontrolle ohne einen einzigen edit, um das Genom.

Single-Copy-Mutationen Fahren Viele Menschliche Krankheiten

Obwohl das menschliche Genom enthält zwei Kopien von jedem gen in einem Individuum, eines von jedem Elternteil, die Wissenschaftler wissen von mindestens 660 Gene, in denen eine mutation in nur einer Kopie zu Krankheiten führen können, von denen einige verheerend. Eine solche Bedingung ist schwerer Fettleibigkeit, die die Autoren der neuen Studie als ein Modell für die Entwicklung einer neuen therapeutischen Ansatz zur Behandlung dieser Erkrankungen.

Mutationen in einem einzigen Exemplar von der SIM1-oder MC4R—zwei Gene, die entscheidend für die Regulierung von hunger und Sättigung, sind die am häufigsten beobachteten Mutationen bei schwer übergewichtigen Menschen. Wenn beide Kopien dieser Gene funktionieren, die Menschen sind in der Regel in der Lage, verwalten Sie Ihre Nahrungsaufnahme. Aber Mutationen können machen eine Kopie nicht funktioniert, zwingt den Körper zu verlassen sich ausschließlich auf eine einzelne Arbeitskopie, die auf seine eigene, nicht ausreichend signal-Sättigung, verlassen befallenen Individuen mit einem unermüdlichen Appetit. Als Ergebnis, können Sie nicht kontrollieren Ihre Nahrungsaufnahme und Ende bis stark übergewichtig. Aber die jüngsten Fortschritte in der CRISPR-Technologie kann eine Lösung bieten.

„Wir dachten, wenn wir die Dosis erhöhen, die bestehenden funktionellen Kopie des Gens, konnten wir verhindern, dass viele menschliche Krankheiten bei Individuen mit diesen Mutationen“, sagte Nadav Ahituv, Ph. D., professor von Biotechnik und therapeutische Wissenschaften und senior-Autor der neuen Studie. „Wir waren in der Lage, dies zu erreichen durch Verwendung eines neuartigen CRISPR-basierte Technologie entwickelt, die genau hier an der UCSF.“

CRISPRa Aktiviert Appetit-Unterdrückende Gene

Die Technologie in Frage CRISPRa (für die Aktivierung). Entwickelt an der UCSF, die im Labor von Jonathan Weissman, Ph. D., professor der zellulären und molekularen Pharmakologie, CRISPRa unterscheidet sich von herkömmlichen CRISPR, dass es nicht zu Kürzungen des Genoms. Es behält CRISPR Führung system, das programmiert werden kann, um eine bestimmte DNA-Sequenz, ersetzt jedoch die molekulare Schere, mit einem Lautstärkeregler. Wenn CRISPRa findet Ihr Ziel nicht, es verstärkt die Aktivität der gene. Keine Bearbeitungen vorgenommen werden.

Erkennen Ihr Potenzial, die Forscher erstellt CRISPRa-Systeme, gezielte Sequenzen der Regulation der Aktivität von SIM1 oder MC4R. Sie verwendet eine virale delivery-system einzuführen, diese CRISPRa Konstrukte in den hunger-Kontroll-Regionen des Gehirns von Mäusen wurden gentechnisch verändert, um nur eine funktionelle Kopie von gen.

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Mäuse erhalten, dass die CRISPRa Konstrukte produziert mehr SIM1 oder MC4R als diejenigen, die nicht. Darüber hinaus, die Mengen waren vergleichbar, was die Mäuse, die zwei Kopien dieser Gene, die normalerweise produzieren. Am wichtigsten ist, die erhöhte Dosis war genug, um zu verhindern, dass die Mäuse von Fettleibigkeit.

„Die Ergebnisse waren dramatisch. Mäuse, die das fehlen einer Kopie des SIM1-Gens erhielt die CRISPRa Injektionen im Alter von vier Wochen und beibehalten eines gesunden Körpergewichts, wie normale Mäuse. Mäuse, die nicht erhalten CRISPRa Injektionen konnte nicht aufhören zu Essen. Sie begann an Gewicht im Alter von sechs Wochen und von der Zeit waren Sie 10 Wochen alt, Sie wurden stark übergewichtige auf eine regelmäßige Ernährung“, sagte Navneet Matharu, Ph. D., ein Forscher in der Ahituv Labor und Erstautor der neuen Studie.

CRISPRa-behandelten Mäuse wurden 30 bis 40 Prozent leichter als Ihre unbehandelten Pendants. Die Effekte waren auch langlebig. Die Forscher überwachten die Mäuse für zehn Monate—einen erheblichen Teil der Maus ist normal, Lebensdauer—und festgestellt, dass diejenigen, erhielten eine einzige CRISPRa Behandlung beibehalten ein gesundes Gewicht für die Dauer der überwachung.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass CRISPRa kann verwendet werden, um die Dosierung von Genen bei Erkrankungen, die durch eine fehlende kopieren, bietet eine mögliche Heilung für bestimmte Formen der Adipositas, wie auch Hunderte von anderen Krankheiten,“ sagte Matharu.

CRISPRa Können Überwinden Sie die Grenzen der Gen-Editierung

Die Forscher glauben, dass Sie erreicht hätten, ähnliche Ergebnisse durch die Verwendung von CRISPR zum Bearbeiten der Genome von diesen Mäusen, aber Sie argumentieren, dass CRISPRa hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber der standard-version des gene-editing-Technologie.

„Für therapeutische Zwecke, CRISPRa möglicherweise vorzuziehen, herkömmlichen CRISPR. Es löst viele Probleme im Zusammenhang mit ständigen änderungen des Genoms, und es hat das Potenzial zur Behandlung einer Vielzahl von genetischen Erkrankungen, bei denen die gene Bearbeiten ist keine option“, sagte Christian Vaisse, MD, Ph. D., die Vera M. Lange Stiftungsprofessur für Diabetes-Forschung an UCSF und co-Autor der Studie.

Obwohl CRISPR Ziele spezifische DNA-Sequenzen, off-target-Effekte wurden beobachtet. Mit herkömmlichen CRISPR, kann dies zu unbeabsichtigten, aber dauerhafte änderungen am Genom, die gesundheitsgefährdende Ergebnisse. Aber off-target-Effekte in Verbindung mit CRISPRa werden wahrscheinlich weniger schädlich, weil keine dauerhaften änderungen vorgenommen werden. In der Tat, die neue Studie zeigt, dass die Verwendung CRISPRa Ziel Promotoren und Enhancer—nicht-kodierende DNA-Sequenzen, die Steuern, Wann und wo ein gen eingeschaltet ist—scheint zu verhindern, dass off-target-Effekte, während die Beschränkung die gewünschten Effekte zu spezifischen Geweben von Interesse.

Die Forscher beachten Sie auch, dass CRISPRa könnte verwendet werden, zur Behandlung von anderen Arten von genetischen Krankheiten. Krankheiten entstehen, die aus so genannten „microdeletions“—ein Begriff, counterintuitively bezieht sich auf den Verlust der großen Chromosom Segmente, die sich über Millionen von nukleotiden und mehreren Gene—sind derzeit zu groß für konventionelle CRISPR zu reparieren. In solchen Fällen, CRISPRa verwendet werden könnten, um einen Ausgleich für die Löschung durch die Erhöhung der Aktivität von mehreren Genen auf, die unberührt Kopie des Chromosoms. Und in Fällen, in denen ein gen völlig verloren, CRISPRa aktivieren könnten ein weiteres gen mit einer ähnlichen Funktion zum Ausgleich für das fehlende gen, die Forscher sagte.