Yale-onderzoekers melden dat ze een nauwkeurigere en efficiëntere technologie hebben ontwikkeld om de genomen van levende organismen te bewerken, een vermogen dat geneeskunde en biotechnologie transformeert. De nieuwe methode, beschreven op 16 november in het tijdschrift Cel , elimineert enkele van de nadelen van technologieën voor genoombewerking, waarmee wetenschappers genen in DNA kunnen invoegen of elimineren.

"Je kunt bestaande technologie zien als een ijzerzaag en deze methode als een scalpel waarmee we met hoge efficiëntie nauwkeurige genetische modificaties kunnen maken op meerdere locaties in het genoom van een eukaryoot, " zei senior auteur Farren Isaacs, universitair hoofddocent moleculaire, cellulaire en ontwikkelingsbiologie aan het Systems Biology Institute op de West Campus van Yale.

Bestaande technologie voor het bewerken van genen, bijvoorbeeld CRISPR/cas9, breekt typisch twee DNA-strengen bij het introduceren van genetische modificaties. Organismen mobiliseren in een poging om die breuken in het DNA te herstellen, die dodelijk kunnen zijn voor cellen. Echter, soms worden die breuken niet gerepareerd of creëren reparaties kleine DNA-sequentiefouten die de functie kunnen veranderen.

"Braken en fouten maken in genen is geen echte bewerking, " zei Edward Barbieri, een recente Ph.D. afgestudeerd aan Yale en hoofdauteur van de studie.

Het Yale-team heeft deze DNA-replicatie- en reparatiefunctie in gist ontwikkeld, zodat nieuwe genetische informatie kan worden ingevoegd zonder dubbelstrengsbreuken in veel verschillende regio's van het genoom.

De nieuwe verbeterde techniek voor het bewerken van genen - eukaryote multiplex genome engineering (eMAGE) - kan de inspanningen om ziekteverwekkende genen te vervangen, versnellen. het identificeren en produceren van natuurlijk voorkomende antibiotica of kankerbestrijdende middelen en het stimuleren van de creatie van nieuwe industriële biotechnologische producten, zegt Isaak. De aanpak van het team werd gebruikt om bijna een miljoen combinatorische genetische varianten te genereren om precieze genetische veranderingen op veel genoomsites te introduceren, wat resulteert in veranderingen die de genexpressie en het metabolisme opnieuw hebben afgestemd.

"We kunnen veel combinaties van mutaties maken, wat ons een ongekend hulpmiddel geeft om mutaties van ziekten te identificeren en cellulair gedrag fundamenteel te herprogrammeren, " zei Isaacs. "Onze bedoelingen zijn om de technologie verder te ontwikkelen en uit te breiden naar multiceullar-organismen."