מסתכל על הגנים של אתמול לריפוי של מחר

2023 מְחַבֵּר: Peter Bradberry | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-05-21 22:33

"גן קפיצה" שקם לתחייה יכול לספק DNA.

אם בני אדם היו יכולים לגלוש מחדש את אחד מאבות אבותינו הקדומים, היינו יכולים ללמוד במהירות הרבה יותר על האופן שבו אנשים התנהלו פעם בחייהם ממה שכל מחקר על עצמות מאובקות וחפצים יגלה. אבות היולדת שלנו אולי אפילו ילמדו אותנו כמה טריקים ישנים שאפשר להשתמש בהם כדי לעזור לחיים.

זה למעשה מה שחיפשו החוקרים בגרמניה ובהונגריה כאשר הם יצרו מחדש את Harbinger3_DR, מבשר שנכחד מזמן של לפחות שני גנים אנושיים מודרניים: הם רצו לראות את זה פועל בתוך תאים חיים. לא סתם שריד DNA, Harbinger3_DR הוא טרנספוזון קדום - מה שמכונה גן קפיצות, המסוגל לחתוך את עצמו מגנום של אורגניזם ולהכניס את עצמו מחדש למיקום אחר. מדענים מודרניים ישמחו לשלוט בסודותיה כדי שיוכלו לשלוט באופן מדויק יותר היכן הגנים שהוכנסו לטיפול גנטי משלבים את עצמם בגדיל ה- DNA של המטופל.

רק שרידים נותרו מה- Harbinger3_DR המקורי בגנום האנושי, אך גרסאות הטרנספוזון חיות וקיימות באורגניזמים אחרים, כולל דגי הזברה. אלה הראו כי הגן נוטה להתגורר באזורי גנום המכילים רצף מסוים של DNA. "הסיבה שבחרנו ב- Harbinger3_DR הייתה אתר הכניסה ספציפי זה באופן בלתי צפוי", אומר זולטאן איביץ 'ממרכז מקס דלברוק לרפואה מולקולרית בברלין, שהוביל את הניסויים. "קיווינו להשתמש באלמנט זה [שהתגלגל] למחקרים מאוחרים יותר, כדי להבין כיצד הוא בוחר אתר יעד ספציפי זה.".

עם הגן של דגי הזברה כתבנית, הקבוצה של איביקס סינטזה Harbinger3_DR עם המרכיבים הדרושים לתפקוד בתאים אנושיים. בעוד שרוב הגנים מקודדים חלבון שימושי לאורגניזם, טרנספוזונים הם טפילים המשרתים את עצמם ומקודדים רק מכונות מספיקות כדי להמשיך לנוע סביב הגנום. ציוד זה כולל בדרך כלל אנזים, המכונה טרנספוזאז, המבצע את החיתוך וההדבקה. הרצף של Harbinger3_DR קידד גם מולקולה מסתורית שהחוקרים כינה Myb-like, בגלל הדמיון שלה לחלבון אחר.

המדענים העבירו את המבנה לתאים אנושיים מתורבתים, שהחלו לייצר את החלבונים המקודדים של הטרנספוזונים. איביקס ועמיתיו הבחינו כי החלבון הדומה למייב היה חיוני להכנסת האנזים הטרנספוזאז בגרעין התא ולגיוסו לקצות הטרנספוזון, שם האנזים חותך תחילה את הגן מגדיל DNA ואז מדביק אותו במקום חדש.. בניסויי המשך, איביץ 'רוצה ללקט פרטים נוספים על האופן שבו שני החלבונים שולטים באתר ההכנסה של הגן. "אנו מקווים שנוכל לגלות היבטים של אינטראקציית ה- DNA שיכולים לעזור לנו לציין או להנדס תחומים מסוימים למיקוד לגן", הוא מסביר.

איביס וחוקרים אחרים רוצים להעביר תעבורה לשירות ככלי משלוח בטוח יותר עבור גנים טיפוליים. נגיפים מומתים הם כיום האמצעי היחיד להחדרת גן חדש לדנ"א של המטופל, אך הנגיפים משתלבים באופן אקראי למדי בגנום המארח. הכנסה נגיפית לגנים קריטיים עוררה לוקמיה קטלנית אצל מספר מקבלי טיפול גנטי. לעיתים נדירות, נגיפים יכולים גם להחזיר את יכולתם להתרבות, מהווים סיכון להידבקות.

המפתחות לשליטה על טרנספוזונים להעברת טיפול גנטי ילמדו לכוון אותם לאזורים ספציפיים בגנום, הרחק מגנים חשובים, ולהשבית את יכולת הקפיצה של היסוד לאחר שנחת במקום הרצוי, לדברי מרגי למברט, ביולוגית מולקולרית. ומומחה לבטיחות ביולוגית באוניברסיטת ויסקונסין – מדיסון. אם ניתן לעבד את הקינקים האלה, אומר למברט, מסירת גנים באמצעות טרנספוזונים תייצג "התקדמות גדולה, מכיוון שיש להם את הגמישות למקסם את היתרונות [של הווקטורים הנגיפיים] ולמזער את החסרונות."

כמה חוקרים כבר עובדים על יצירת טרנספוזונים חסרי יכולת לבצע טרנספוזיזציה בעצמם. ניתן להעביר גרסאות אלה לתאים עם מספיק אנזים בכדי לשלב את עצמם פעם אחת ואז להישאר במקום.

ו- Ivics, שבשנת 1997 חידש טרנספוזנטור עתיק נוסף שכינה את היפהפייה הנרדמת, הראה בשנה שעברה שהוא יכול לשלוט באתר ההכנסה שלו על ידי הפנייתו לרצפי יעד ספציפיים. "גם אם הטכנולוגיה הזו עדיין לא בשלה לשימוש קליני, הוכחת הרעיון נעשתה", הוא אומר. לימוד האופן שבו Transposon Harbinger3_DR מכוון באופן טבעי לרצפים ספציפיים עשוי לחשוף כמה טכניקות חדשות שימושיות.

שיתוף הפעולה בין טרנספוזאז לחלבון דמוי Myb הוא "יוצא דופן באמת", אומר טיאן שו, גנטיקאי בבית הספר לרפואה ייל שעובד עם טרנספוזון אחר, הנקרא piggyBac, בעכברים ובתאים אנושיים: "המחקר החשוב מאוד הזה שופך אור חדש על אופן עבודת התעבורה. ".

איביקס מצפה שנחקר טוב יותר של צאצאיו, היפהפייה הנרדמת, יהיה מוכן בעוד כחמש שנים לערוך הופעת בכורה במשפט לריפוי גנטי.