Herramientas de CRISPR dominan tres nuevos trucos

CRISPR, edición de superhéroes de los genes se ha convertido en un poco más potente. La semana pasada en Science, tres estudios han sido publicados en la que los principales laboratorios de todo el mundo presentaron las últimas novedades de esta técnica, la transformación de genes de virus de detectives editor o historiador vigilantes que cuenta la historia completa del ADN de la célula. Así como CRISPR, estas nuevas tecnologías han conseguido siglas divertidas: CÁMARA, DETECTR y Sherlock. Un repentino estallido de aplicaciones CRISPR muestra claramente que los científicos han estudiado, no todas las aplicaciones potenciales de esta tecnología.

Herramientas de CRISPR dominan tres nuevos trucos

para activar CRISPR en este multiherramienta, científicos tuvieron que idear: cámara, celular grabadora utiliza anillos de ADN para la lectura de las células historias - por ejemplo, para aprender acerca de los antibióticos o toxinas.

SHERLOCK, por el contrario, se agrega a las moléculas de ARN "sacrificio" que se cortan en la presencia de ADN del virus o del cáncer, para inducir una señal positiva. Él aparece como una línea azul en la tira de papel como en la prueba de embarazo.

"Todo esto demuestra maneras muy creativas a la que la gente recurre a la fuerza para trabajar en el CRISPR descubrimientos de campo y crear estas rutas sintéticas", dice el doctor Dave Savage, ingeniería de proteínas de la Universidad de California en Berkeley, que no participó en la investigación.

El registrador celular

Las cajas negras de los aviones son un recurso valioso para los investigadores, cuando el vuelo sale mal. Del mismo modo, los científicos han esperado durante mucho tiempo para inventar una célula máquina del tiempo, que documenta los acontecimientos en la vida de la célula - dosis de radiación estalla el decomiso de drogas agitación interna, lo que conduce a un deterioro de la salud de las células. ¿Qué podría ser mejor que estudiar la historia de las células en el ADN?

Dr. David Liu de la Universidad de Harvard se aprovechó de la capacidad de cortar con precisión el ADN CRISPR y desarrolló un "historiador molecular" CAMERA llamado (aparato de grabación analógica multi-evento CRISPR-mediada).

Herramientas de CRISPR dominan tres nuevos trucos

Así es como funciona. Para iniciar los científicos alteran molécula guía CRISPR - ARN "guía" - en células bacterianas, es de restablecimiento para liberar el martillo después de sólo: Supongamos que la entrada de un ataque químico antibiótico u otro. Después de la activación, la dirección de ARN da salida Cas9, tijeras de CRISPR, a la ubicación de destino. Sin la guía de ARN no será cortada.

Además de las células del sistema de mando CRISPR modificadas también dio dos pieza extra de ADN codificada en el ADN circular llamado un plásmido. Por lo general, la célula expresa dos plásmidos con velocidad constante. Sin embargo, una vez activado el ARN guía, él (y Cas9) va para uno de los plásmidos, y se lo come, dejando la otra intacta.

En consecuencia, los científicos pueden medir fácilmente la relación de los dos plásmidos. Mediante este sistema, los científicos fueron capaces de averiguar si la célula se expone a la tetraciclina, un antibiótico conocido.

Este es el primer sistema para funcionar sólo con las células bacterianas. Liu y su equipo han desarrollado una segunda metodología continuación, CÁMARA, que utiliza un Cas9 modificado. En lugar de cortar el gen diana, estas tijeras son cierto ADN carta y el cambio a otro.

Como antes, el sistema sólo se activa en respuesta a ciertas señales - fármacos, nutrientes, la luz, o molécula incluso una señalización celular, tales como los asociados con el cáncer. Las grabaciones de los registradores no sólo la presencia de una señal; la lectura de las cartas comparten ADN que han sido objeto de sustitución, el equipo también puede determinar la duración y la fuerza. A diferencia de los registradores de la generación de células anteriores, el sistema de Liu es muy sensible y requiere sólo diez células para generar una señal fuerte. Scribe, como la grabadora, desarrollado por el Dr. Timothy Lu en el MIT de nuevo en 2014, requiere "un orden de magnitud" más células para extraer suficiente señal es débil.

Cámara tiene otras características útiles. La herramienta puede, por ejemplo, para grabar varias señales simultáneamente. Los datos también se puede borrar mediante el uso de drogas que devuelven la relación al nivel original de plásmidos.

Lou impresionado. El nuevo trabajo, dijo, "muy bonito" y "importante". Aunque cualquier aplicación médica requiere una ruta larga, el sistema puede ayudar a identificar los contaminantes ambientales o pista señales moleculares específicas que transforman las células madre en neuronas, músculos, u otros tipos de células.

Hunters virus

Otros dos estudios dedicados a la transformación de CRISPR en la herramienta de diagnóstico sensibles.

DETECTR se aprovecha de los compañeros menos conocido Cas9 - Cas12.

Como Cas9, Cas12 sigue el objetivo de guía ARN y su corta. Pero esto no impide que el trabajo de las tijeras. El equipo, dirigido por Jennifer Dudny, uno de los inventores de CRISPR en la UC Berkeley, de repente descubrió que Cas12 permanece activo después de cortar metas - al instante comienza a la caza de las moléculas de ADN de cadena sencilla, tratando de destruirlos.

Viendo esta curiosa actividad, los investigadores decidieron añadir señales moleculares de neón en el ARN guía de modo que brillaba verde brillante después de Cas12 activación. Para probar el concepto, los científicos han inventado varios guía RNAs que se unen a diferentes cepas del virus del papiloma humano (VPH), algunos de los cuales causan cáncer de cuello uterino. sistema DETECTR fue capaz de aislar dos cepas particularmente peligrosas VPH en caldo de diferentes cepas virales.

"Esta proteína actúa como una herramienta fiable para la detección de ADN de diferentes fuentes", dice el autor del estudio, Janice Chen. "Queremos empujar los límites de la tecnología, que tiene aplicación potencial en cualquier situación de diagnóstico donde hay un componente de ADN, incluyendo el cáncer y las enfermedades infecciosas."

El reverso? Voracidad Cas12 puede limitar su uso para el tratamiento de las enfermedades genéticas en seres humanos. De inicio Editas Cas12 que ya tienen licencia para un mayor desarrollo, y el nuevo trabajo de los científicos puede interferir con sus planes ambiciosos.

Sin embargo Cas12 a dejar es demasiado pronto. Mientras que el ADN humano se desenrolla en un ADN de cadena sencilla (y se convierte en objetivo Cas12), la enzima asociada principalmente con el ADN genómico. Esto limita su capacidad para cazar posible víctima de una sola cadena, explica el Dr. Feng Chzhn del Instituto Broad, que escribió un trabajo sobre SHERLOCK.

SHERLOCK, basado en el sistema, desarrollado por primera vez en 2017, - desbloqueo específico Reportero de alta sensibilidad - Cas13 utilizar como herramienta de corte. También tenemos modo furia Cas13, en el que está inmerso tras la destrucción de la meta original.

En el caso de SHERLOCK Chang y sus colegas se añadieron moléculas de ARN "sacrificiales" que producen una señal tras la escisión. En la presencia de ADN viral o ARN - por ejemplo, Zika, virus de Ébola o Dengue - diana de ARN viral morder Cas13 y sacrificial liberando al mismo tiempo una señal positiva. SHERLOCK 2,0, que fue descrito en Science la semana pasada, 100 veces más sensible que el original y puede detectar hasta cuatro dianas diferentes simultáneamente.

También es muy práctico para uso en el campo: todos los reactivos están en una tira de papel, que se sumerge en la muestra de ensayo. Si aparece la línea, la prueba es positiva - ya no se necesitan herramientas costosas.

Como DETECTR, hace que SHERLOCK particularmente útil durante los brotes. La tecnología puede ser fácilmente modificado para realizar un seguimiento de otras moléculas de ADN en la sangre, tales como están asociados típicamente con las células de envejecimiento o cáncer.

Sin embargo los estudios confirman un crecimiento aplicaciones CRISPR estudio de investigación tendencia más allá de la terapia génica. En comparación con la terapia a base de CRISPR que requiere muchos años de cuidadosa verificación de la seguridad y eficacia, estos métodos "alternativos" pueden entrar con seguridad en el flujo científica y de diagnóstico mucho más rápido.

A pesar de los nuevos trucos de CRISPR requieren pruebas, los expertos son optimistas.