Modificación genética eficiente desarrollado

Abril 25, 2016 Admin Salud 0 2
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Como posibles terapias para la nueva generación y herramientas de búsqueda, tecnologías, pocas ciencias biológicas tienen más promesa de proteínas del genoma de edición - moléculas que pueden ser programados para alterar los genes específicos para tratar o incluso curar enfermedades genéticas.

Hay al menos una captura sin embargo - obtener la modificación del genoma de proteínas en las células, donde tienen que ser para acceder al genoma, es un gran reto, sobre todo en animales vivos o pacientes humanos.

Convencionalmente, los investigadores entregan el ADN que codifica para proteínas de edición del genoma en las células y luego se invoca las células para producir la proteína de edición del genoma correspondiente. Pero muchas estrategias de suministro de ADN no puede ser utilizado en animales o pacientes humanos. Otras estrategias para la entrega de ADN, como con los virus infectan la inyección de ADN en las células puede aumentar los problemas de seguridad complicada en el largo plazo, especialmente cuando está implicado el cambio del genoma humano.




Lo que puede ser más prometedor, el nuevo estudio, es la entrega directa de la edición de proteína del genoma en las células, en lugar de la entrega de los genes correspondientes que codifican para las proteínas. Y una clase de moléculas que pueden abrir la puerta para la edición de proteínas del genoma, ya que resulta, es probable que ya en las estanterías de muchos biólogos.

Dirigido por el profesor de Química y Biología Química David Liu y sus miembros del grupo de los Dres. Zuris John y David Thompson, un equipo de investigadores de Harvard han desarrollado un sistema que utiliza moléculas de lípidos catiónicos disponibles comercialmente, tales - esencialmente moléculas largo de grasa que llevan una carga positiva en un extremo - para introducir eficazmente proteínas edición genoma células, y también han demostrado que la tecnología se puede utilizar para modificar los genes en animales vivos. El estudio se describe en un documento de 30 de octubre en la revista Nature Biotechnology.

"Los medicamentos actuales que tratan enfermedades genéticas no pueden abordar la causa de la enfermedad", dijo Liu. "A diferencia de las enfermedades infecciosas, por ejemplo, que tratamos de matar al agente que causa la enfermedad, en el caso de las enfermedades que se originan a partir de mutaciones en los genes, que debe entrar en las células y hacer la cirugía en nuestros genomas para resolver el causa raíz. Gracias a los recientes descubrimientos de los científicos de todo el mundo, ahora tenemos la edición genoma proteína que puede realizar la cirugía. Pero el desafío es que estas proteínas, al igual que casi todas las proteínas, no entran en las células de forma espontánea.

"En este estudio se describe un método para proporcionar proteínas muy poderosamente la edición del genoma en las células", añadió Liu. "Y observamos edición genoma eficiente con este método no sólo en células cultivadas, sino también en animales vivos."

Aunque advirtió que ningún sistema, incluido éste, será una talla única para todos la entrega de soluciones, Liu cree que las proteínas de aplicación de edición del genoma en células podría ofrecer esperanza a los pacientes que sufren de una variedad de condiciones, incluyendo algunas enfermedades del ojo, el oído, el hígado, los músculos y sangre.

Una condición que ya está en la mira de los investigadores es la sordera.

Trabajar con Zheng-Yi Chen, profesor asociado de Otología y laringología, Escuela de Medicina de Harvard y un investigador en el Massachusetts Eye and Ear Infirmary, Liu y sus colegas utilizaron el sistema de nuevo desarrollo para modificar genes en las células del pelo "" especializado en «oído interno de ratones. El daño de las células ciliadas, ya sea por factores ambientales o genéticos, es una causa común de pérdida de la audición.

Una estrategia común para la introducción de proteínas en las células, Liu dijo, ha sido la de confiar en la carga positiva de proteínas. Debido a que el exterior de las células de mamíferos están decoradas con moléculas cargadas negativamente, con carga positiva proteínas se unen a ellos, haciendo que estos sean tragados por las células en compartimentos llamados endosomas. Liu y sus estudiantes desarrollaron previamente una estrategia de este tipo que utiliza proteínas positivamente "sobrealimentado" como vehículos de suministro.

"El problema clave, que se conoce desde hace décadas, es que conseguir carga de endosomas es muy difícil", dijo Liu. "La eficiencia con la que una proteína escapar espontáneamente de un endosoma es muy bajo -. Tal vez sólo uno en un millón, en circunstancias normales"

Para desarrollar un sistema que permita la entrega de proteína más eficiente en las células, Liu y sus colegas han adoptado el enfoque opuesto, que participan imitando así los científicos proporcionan ácidos nucleicos tales como ADN y ARN en las células.

Este sistema se basa en las moléculas cargadas positivamente llamadas lípidos catiónicos, que se unen con los ácidos nucleicos cargados negativamente para formar estructuras llamadas liposomas. Una vez formado, hay al menos dos formas de liposomas para entregar su contenido en una celda. En algunos casos, Liu explicó, el liposoma puede fusionarse con la membrana celular, liberando su carga. Alternativamente, los liposomas pueden ser tomados como un endosoma, y ​​luego liberan su contenido, si las membranas de mezcla y liposomas endosomas.

"Teníamos la idea muy fácil de usar los mismos lípidos catiónicos disponibles comercialmente investigadores utilizan para llevar el ADN y el ARN para proporcionar proteínas. Pero en lugar de utilizar la proteína super-cargado positivamente, podemos usar rellenos de proteínas negativamente- súper, que se asemejan a los ácidos nucleicos en su estado de alta carga negativa. ", dijo Liu. "El poder para proporcionar proteínas que se asocian con moléculas altamente cargadas negativamente utilizando lípidos catiónicos es de aproximadamente 1000 veces mayor para proporcionar proteínas utilizando proteínas o péptidos están cargados positivamente."

Es importante destacar que los experimentos del equipo han demostrado que el nuevo sistema, cuando se aplica a la entrega de la modificación de proteínas del genoma, los resultados dirigido modificación genética que es al menos tan eficaz como los mejores resultados observados desde la entrega de ADN que codifica edición de proteína del genoma. Pero Liu y sus colegas han demostrado que el genoma de edición específico - cómo exactamente los genes diana se modifican desde cambiar otros sitios en el genoma humano - era mucho más alto de las proteínas de expedición en vez de suministro de ADN.

Esto fue lo que los investigadores esperaban ver. "Después de la entrega del ADN, las proteínas codificadas pueden ser expresados ​​en cantidades difíciles de ajustar por largos períodos de tiempo", dijo Liu. "Siempre ha habido una falta de coincidencia entre la entrega del ADN y el resultado deseado de la edición de genoma. En la modificación del genoma, la misión es fijar uno o dos copias de un gen. Después de una proteína genoma de edición de acabados que La misión, que desea que se vaya, porque las únicas cosas que puede hacer después de ese punto no son deseados y potencialmente perjudiciales.

"Lo que la entrega de las proteínas, que es transitoria y de corta duración, que parecía ser una mejor coincidencia de suministro de ADN para la mayoría de las aplicaciones de la modificación del genoma."

En el análisis final, Liu cree edición de proteínas del genoma puede servir como la próxima generación de terapias para una variedad de trastornos que han sido difíciles de tratar.

"Esperamos que este enfoque para el suministro de proteínas ayudará a conectar en la edición del genoma está ahora en el punto en el campo debe ser el fin de aprovechar todo el potencial terapéutico de estas proteínas para hacer frente a las enfermedades genéticas", dijo Liu.

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