A nova ferramenta de edição genética de precisão do MIT pode mudar a droga

Os pesquisadores do MIT descobriram agora uma maneira de reduzir significativamente esses erros, substituindo as principais proteínas que executam o processo de edição. Eles acreditam que essa melhoria é segura e mais prática para tratar uma ampla gama de doenças.

“Este artigo sublinha uma nova abordagem à edição genética, que não complica o sistema de distribuição e acrescenta passos adicionais, mas também faz uma correcção mais precisa com menos mutações desnecessárias”, diz o professor emérito do MIT, Philip Sharp, membro do treinador do MIT para investigação integrada sobre o cancro.

Usando seu método refinado, o Grupo MIT reduziu a taxa de erros de edição principal para uma das sete correções de um dos tipos de edição mais comuns. No modo de edição mais preciso, o progresso é de 122 a 543.

Robert Langer, David H. “Para qualquer doença que você possa editar, a edição genética, esta é a melhor maneira segura de fazer isso.”

O cientista pesquisador do Coach Institute, Vikash Chauhan, liderou o estudo publicado recentemente Natureza.

A possibilidade de erro

Na década de 1990, as primeiras tentativas de terapia genética basearam-se na inserção de novos genes nas células utilizando vírus alterados. Mais tarde, os cientistas desenvolveram técnicas usadas por enzimas como o núcleo do dedo de zinco para ajustar os genes diretamente. Essas enzimas funcionaram, mas é difícil restaurar os novos objetivos do DNA e são lentas e úteis.

A invenção do sistema CRISPR em bactérias mudou tudo. O CRisPR usa uma enzima chamada Gas 9 guiada por uma parte do RNA para cortar o DNA em um local específico. Os pesquisadores o adotam para eliminar as injeções erradas de DNA ou inserir os modelos ajustados usando o modelo baseado em RNA, tornando-o mais rápido e flexível.

Em 2019, os cientistas do Brad Institute do MIT e de Harvard introduziram uma nova versão do Prime Editing, que é mais precisa e tem menos probabilidade de afetar as áreas não planejadas do gene. Mais recentemente, a edição Prime tem sido usada para tratar pacientes com doença granulomatosa crônica rara (DGC), um distúrbio raro que enfraquece os glóbulos brancos.

“Em princípio, esta tecnologia pode eventualmente ser usada para aliviar centenas de doenças genéticas, ajustando diretamente pequenas mutações nas células e tecidos”, diz Chauhan.

Uma das principais vantagens da edição é que o DNA alvo não precisa ser cortado em dupla camada. Em vez disso, utiliza uma versão modificada do CAS9, que corta uma das fibras de enchimento e abre uma aba que pode inserir uma nova linha. Um guia fornecido com um Prime Editor RNA atua como modelo para a nova linha.

Uma razão pela qual o Prime Editing é considerado seguro é que ele não reduz as duas fibras do DNA. Em vez disso, ele corta um padrão único e suave usando uma enzima CAS9 modificada. Ele abre uma pequena aba no DNA onde você pode inserir uma nova linha ajustada, que é guiada pelo modelo de RNA.

Uma vez adicionada a fila ajustada, ela deve ser substituída pela fibra de DNA original. Se, em vez disso, o fio antigo for reunido, a nova peça às vezes terminará no lugar errado, levando a erros não planejados.

A maioria destes erros é inofensiva, mas em casos raros podem contribuir para o crescimento de tumores ou outros problemas de saúde. Nos atuais sistemas de edição Prime, a taxa de erro dependendo do modo de edição varia de uma das sete correções a uma de 121 a 121.

“As tecnologias que temos agora são melhores do que os equipamentos de terapia genética anteriores, mas há sempre uma possibilidade destas consequências não planeadas”, diz Chauhan.

Edição precisa

Para reduzir essas taxas de erro, o Grupo MIT decidiu usar um evento que notou no estudo de 2023. No estudo, Cass 9 geralmente mostra que algumas das outras versões da proteína são relaxantes, enquanto cortam o mesmo local do DNA a cada vez. Sempre, em vez de cortar o mesmo espaço, essas 9 proteínas às vezes cortam um ou dois locais na linha de DNA.

Esse relaxamento, descobriram os pesquisadores, torna as antigas fibras de DNA menos estáveis, de modo que são degradadas, facilitando a conexão das novas fibras sem introduzir erros.

No novo estudo, os pesquisadores identificaram as mutações CAS9 que reduziram a taxa de erro para 1/20 do seu valor original. Depois, combinando os pares dessas mutações, criaram um editor Gas 9, que reduziu ainda mais a taxa de erro e aumentou o valor original para 1/36.

Para tornar os editores mais precisos, os pesquisadores incorporaram suas novas proteínas do gás 9 em um sistema de edição principal, que contém proteína de ligação ao RNA, que confirma de forma mais eficiente as extremidades do modelo de RNA. Este autor final, que chama o VPE de VPE, tem a taxa de erros original de 1/60, que é uma das 543 revisões de uma das 101 correções de uma das 101 edições. Esses testes foram feitos em células de camundongos e humanas.

Com novas mudanças no modelo CAS9 e RNA, a equipe do MIT está agora trabalhando para melhorar ainda mais o desempenho dos Prime Editors. Eles também trabalham de forma a fornecer professores para tecidos específicos do corpo, o que é um desafio de longo prazo para o tratamento genético.

Eles também acreditam que outros laboratórios começarão a usar a nova abordagem Prime Editing em suas pesquisas. Os autores principais são comumente usados ​​para examinar muitas questões, incluindo como os tecidos se desenvolvem, como a população de células cancerígenas e como as células respondem ao tratamento medicamentoso.

“Os editores Zenom são usados ​​detalhadamente em laboratórios de pesquisa”, diz Chauhan. “Portanto, o recurso terapêutico é estimulante. Mas estamos muito felizes em ver como as pessoas começam a integrar nossos professores em seus trabalhos de pesquisa”.

A pesquisa foi financiada pela Life Scientific Research Foundation, pelo National Biometric Imaging and Bio Engineering Institute, pelo National Cancer Institute e pelo subsídio do National Cancer Institute Support (Core).