Premium partners
categories

3 November 2017
Hur kan vi förbättra CRISPR-Cas9 för att göra gensaxen snabb och säker?

CRISPR-Cas9 har på mindre än ett decennium revolutionerat den biologiska forskningen. Cas9 gör det möjligt att på ett målinriktat sätt korrigera eller förändra i princip vilken DNA-sekvens som helst och förhoppningen är att proteinet även ska göra det möjligt att bota och förebygga genetiska sjukdomar.

Molekylen Cas9 går att programmera med en bit konstgjord genetisk kod som gör att den kan leta upp motsvarande sekvens i arvsmassan. De flesta proteiner som söker efter DNA-kod kan bara känna igen en specifik sekvens genom att känna av utsidan av DNA-spiralen. Cas9 kan söka efter en godtycklig kod, men för att avgöra om den är på rätt ställe måste molekylen öppna DNA-spiralen och jämföra sekvensen med den programmerade koden. Sökprocessen är slumpmässig och konsumerar ingen energi, vilket gör den mycket långsam.

Ett forskarlag i Uppsala har nu tagit reda på hur det går till när Cas9 letar sig fram till rätt DNA-sekvens. Studien är publicerad i tidskriften Science.

Forskarna har utvecklat två nya metoder för att mäta hur lång tid det tar för Cas9 att hitta sin målsekvens. Den första metoden visade att det tar hela sex timmar för Cas9 att söka igenom ett bakterie-genom på fyra miljoner baspar. Resultaten kunde också verifieras med hjälp av den andra, oberoende tekniken. Tiden stämmer även med hur många millisekunder Cas9 har på sig att testa varje position, vilket mättes genom att följa enstaka inmärkta Cas9-molekyler i realtid.

Resultaten visar att priset Cas9 betalar för sin flexibilitet är tid. För att hitta målet fortare behövs fler Cas9-molekyler som letar efter samma DNA-sekvens. De mycket höga koncentrationer av Cas9 som behövs för att hitta rätt sekvens inom en rimlig tidsperiod kan ställa till allvarliga problem för de celler man försöker alternera, men resultaten från studien ger oss viktiga ledtrådar till hur systemet kan förbättras.

Genom att offra lite av flexibiliteten hos Cas9 är det möjligt att konstruera en gensax som fortfarande är tillräckligt mångsidig för att editera olika gener men samtidigt tillräckligt snabb för att vara medicinskt användbar. Nyckeln ligger i de så kallade PAM-sekvenserna som bestämmer var och hur ofta Cas9 öppnar DNA-spiralen. En gensax som inte behöver öppna DNA-spiralen lika många gånger för att hitta sitt mål är inte bara snabbare utan skulle också minska risken för bieffekter.

Referens: Kinetics of dCas9 target search in Escherichia coli; Science, september (2017)

Written By
Popular
Health
14 June 2016
Studies of physical activity in the Swedish population
Society
27 July 2017
Women’s labor market integration as the core of the Swedish welfare state
Medicine
2 May 2017
Hearing loss makes your brain work overtime
Written By
Popular
Health
14 June 2016
Studies of physical activity in the Swedish population
Society
27 July 2017
Women’s labor market integration as the core of the Swedish welfare state
Medicine
2 May 2017
Hearing loss makes your brain work overtime
Related Articles