Um método de edição de genes chamado Prime Editing One day pode ajudar a tratar muitas doenças, transformando um gene defeituoso em saudável. No entanto, a técnica por vezes introduz pequenos erros no ADN, que por vezes podem ser prejudiciais.
Pesquisadores do MIT descobriram agora uma maneira de reduzir significativamente esses erros, alterando as proteínas originais que orientam o processo de edição. Eles acreditam que esta melhoria pode tornar a terapia genética segura e mais prática para o tratamento de doenças amplas.
“Este artigo desenvolveu uma nova abordagem para editar o gene que não complica o sistema de entrega e adiciona etapas adicionais, mas como resultado de uma edição mais específica com poucas mutações indesejadas”, disse o professor emérito do MIT, Integative Cancer Research for Integinal Cancer Research, Coch Sharp do MIT e NEW WRIP SHARP SHARP.
Usando seu método refinado, a equipe do MIT reduziu a taxa de erros de edição principais em cerca de um para 101 em sete edições para o tipo de edição mais comum. No modo de edição mais específico, a melhoria passou de um para 543 de 122.
“Para qualquer medicamento, o que você deseja é eficaz, mas com tantos efeitos colaterais quanto possível”, disse Robert Langer, professor do David H Coach Institute do MIT, membro do coach Institute e autor sênior da nova pesquisa. “Para qualquer doença em que você possa editar o genoma, acho que será uma maneira melhor e segura de fazer isso no final”
O cientista pesquisador do Coach Institute, Bikash Chauhan, liderou este estudo, que foi publicado recentemente NaturezaO
Chance
Na década de 1990, a tentativa inicial de terapia genética dependia da inserção de novos genes nas células usando um vírus modificado. Mais tarde, os cientistas criaram técnicas que usam enzimas como o núcleo do dedo de zinco para reparar genes diretamente. Essas enzimas funcionaram, mas foi difícil reconsiderá-las para o novo alvo de DNA, tornando seu uso lento e complicado.
A invenção do sistema CRISPR em bactérias mudou tudo. O CRISPR usa uma enzima chamada Cass 9, operada por uma parte do RNA para cortar o DNA em um local específico. Os pesquisadores o converteram para remover as sequências de DNA defeituosas ou inserir as modificações usando o modelo baseado em RNA, tornando a edição do gene mais rápida e flexível.
Em 2019, cientistas do Broad Institute do MIT e de Harvard introduziram a edição primária, uma nova versão do CRISPR, que é menos específica e tem menos probabilidade de afetar as regiões involuntárias do genoma. Recentemente, o Prime Editing foi utilizado com sucesso no tratamento de um paciente com doença granulométrica crônica (DGC), que enfraquece os glóbulos brancos.
“Em princípio, esta tecnologia pode finalmente ser usada para resolver mais de centenas de doenças genéticas, corrigindo pequenas mutações diretamente nas células e tecidos”, disse Chauhan.
Um dos benefícios da edição principal é que o objetivo não é fazer cortes duplos no DNA. Em vez disso, utiliza uma versão modificada do Cas9 que corta apenas uma das fitas complementares, uma aba onde uma nova sequência pode ser inserida. Um guia distribuído com o Prime Editor serve de modelo para a nova sequência.
Uma das razões pelas quais a edição primária é considerada segura é que ela não corta ambas as cadeias de DNA. Em vez disso, ele cria um corte suave e de fita única usando uma enzima cass 9 modificada. Abre uma pequena aba no DNA onde uma ordem nova e revisada pode ser inserida, operada por um modelo de RNA.
Quando a ordem modificada é adicionada, ela deve ser substituída pela fita original de DNA. Se, em vez disso, o fio antigo for reconectado, a nova seção pode, às vezes, terminar no lugar errado, resultando em erros involuntários.
A maioria destes erros são inocentes, mas em casos raros podem contribuir para o crescimento de tumores ou outros problemas de saúde. Nos atuais sistemas de edição principal, a taxa de erro pode variar de cerca de um em sete em 121, dependendo do modo de edição.
“A tecnologia que temos agora é muito melhor do que as ferramentas anteriores de terapia genética, mas há sempre uma oportunidade para esta consequência involuntária”.
Edição específica
Para reduzir a taxa de erro, a equipe do MIT decidiu aproveitar um incidente observado em um estudo de 2023. Nesse artigo, eles descobriram que Cass 9 geralmente era cortado sempre na mesma posição do DNA, algumas versões convertidas da proteína mostram o relaxamento desse limite. Sempre em vez de cortar na mesma posição, essas proteínas Cass 9 às vezes fazem uma ou duas bases a mais cortadas ao longo da sequência de DNA.
Os investigadores descobriram que este relaxamento torna as antigas cadeias de ADN menos estáveis, pelo que são degradadas, tornando mais fácil a inclusão de novas cadeias sem introduzir quaisquer erros.
No novo estudo, os pesquisadores conseguiram detectar mutações no Cas9, o que colocou o erro em seu valor original em 1/20. Então, combinando os pares dessas mutações, eles criaram um editor CAS 9 que reduz a taxa de erro, na quantidade original de 1/36.
Para tornar os editores mais precisos, os pesquisadores incluem suas novas proteínas Cass 9 em um sistema de edição principal para que haja uma proteína de ligação ao RNA que estabilize a borda do modelo de RNA de forma mais eficiente. Este editor final, que os pesquisadores dizem VPE, era apenas 1/60 do original, o que representava uma das 543 edições para diferentes modos de edição, começando com uma em 101 edições. Esses testes foram realizados em células de camundongos e humanas.
A equipe do MIT está agora trabalhando para melhorar as habilidades dos editores Prime por meio de novas alterações nos modelos CAC 9 e RNA. Eles também estão trabalhando para fornecer editores para tecidos específicos do corpo, o que é um desafio de longa data na terapia genética.
Eles também esperam que outros laboratórios comecem a usar o novo método de edição Prime em suas pesquisas. Os editores-chefes costumam explorar muitas questões diferentes, incluindo como os tecidos geralmente se desenvolvem, como a população de células cancerígenas se desenvolve e como as células reagem ao tratamento com medicamentos.
“Editores de genoma são amplamente utilizados em laboratórios de pesquisa”, disse Chauhan. “Portanto, o lado terapêutico é estimulante, mas estamos realmente interessados em saber como as pessoas começam a integrar nossos editores em seu trabalho de pesquisa.”
Esta pesquisa foi financiada pela Life Science Research Foundation, pelo Instituto Nacional de Imagens Biomédicas e Bioengenharia, pelo Instituto Nacional do Câncer e pelo Instituto Nacional de Apoio ao Câncer do Coach Institute (Core).
