O nouă tehnică CRISPR poate distruge celulele canceroase la comandă

Oamenii de știință au dezvoltat un instrument revoluționar bazat pe tehnologia CRISPR, capabil să elimine celulele ce conțin un anumit tip de ARN. Printre țintele testate se numără celulele canceroase și cele infectate cu virusuri.

Sistemele bazate pe CRISPR funcționează prin tăierea sau modificarea ADN-ului în puncte specifice, o abilitate utilizată pentru a corecta mutații periculoase, așa cum s-a întâmplat în cazul celebrului Bebeluș KJ. Totuși, uneori este necesar să eliminăm celulele cu caracteristici specifice, în loc să le reparăm. Instrumentele actuale pot ținti proteinele din interiorul și de pe suprafața celulei, dar întâmpină dificultăți când trebuie să acționeze asupra ARN-ului necodant, a unei mutații punctuale sau a unui transcript viral într-o celulă infectată. O metodă care să citească ARN-ul unei celule și să decidă dacă aceasta trebuie eliminată ar deschide calea către intervenții care acum nu sunt posibile.

Pot ajuta sistemele bazate pe CRISPR? Acestea pot recunoaște o secvență specifică de ADN sau ARN și pot tăia molecula, dar acest lucru, de sine stătător, nu este suficient: distrugerea unui singur transcript de ARN ar avea un efect minor, iar tăierea ADN-ului într-un singur loc ar face doar ca celula să repare tăietura. Dar speranțele nu sunt pierdute: într-un nou studiu, publicat în revista Nature, cercetătorii de la Universitatea Statului Utah propun o soluție elegantă.

Autorii au descoperit anterior o nouă enzimă numită Cas12a2, care se comportă în mod neobișnuit în bacterii. Când ARN-ul său ghid găsește o țintă de ARN corespunzătoare, Cas12a2 nu doar că tăie acea moleculă. În schimb, „înnebunește”, tăind în mod indiscriminat orice ADN dublu-catenar pe care îl găsește, inclusiv propriul ADN al celulei. În bacterii, acest mecanism funcționează spectaculos, ducând la moartea celulară. Totuși, celulele eucariote dispun de mecanisme mult mai robuste de reparare a ADN-ului. În cadrul acestui nou studiu, cercetătorii au vrut să afle dacă invenția lor poate devansa aceste mecanisme și poate distruge celula înainte de a se repara.

Inițial, echipa a introdus enzima Cas12a2 și un ARN ghid care țintește transcriptul genei ADE2 în drojdia de panificație, Saccharomyces cerevisiae. Întreruperea genei ADE2, care nu este esențială, face ca coloniile de drojdie să devină roșii. Cas12a2 a redus numărul coloniilor supraviețuitoare de 134 de ori.

Ca un control, cercetătorii au folosit FnCas12a, o nuclează convențională care tăie ADN-ul doar în acel loc, fără a „înnebuni” asupra întregului ADN celular. Echipa a oferit celulelor de drojdie un „șablon de reparare” pe care l-au putut folosi pentru a repara ruptura, dar cu prețul tăcerii genei. Enzima de control a redus doar de patru ori numărul coloniilor, iar coloniile rămase au devenit roșii, demonstrând că drojdia a reușit să-și activeze mecanismele de reparare a ADN-ului pentru a se recupera.

În continuare, autorii au testat dacă abilitățile de distrugere a celulelor ale Cas12a2 se pot transpune și în celule umane, care dispun de un mecanism de reparare și mai elaborat, țintind celulele HeLa (o linie celulară de cancer cervical uman). Celulele care au primit constructul prin electroporație, un proces în care impulsurile electrice fac ca celulele dintr-un vas să deschidă pori în membranele lor, nu au mai proliferat și numărul lor a scăzut.

Această descoperire deschide posibilități noi în tratamentul cancerului și al infecțiilor virale, oferind o metodă mai directă și poate mai eficientă de a elimina celulele periculoase. În viitor, cercetările ar putea extinde aplicabilitatea acestei tehnologii, transformând-o într-un instrument standard în lupta împotriva bolilor grave.

Sursa: Lifespan.io