Wetenschap
Microbioomstudies helpen bij het onderzoeken van behandelingen voor genetische aandoeningen
Een samenwerking heeft geleid tot de identificatie, in een darmbacterie, van nieuwe CRISPR-Cas9-moleculen die een klinisch potentieel zouden kunnen hebben om genetische ziekten zoals retinitis pigmentosa te behandelen, door middel van sub-retinale injecties. Anna Cereseto en Nicola Segata van de afdeling Cellulaire, Computationele en Integratieve Biologie van de Universiteit van Trento hebben hun krachten gebundeld en hun expertise gebundeld om nieuwe therapieën te ontwikkelen voor de behandeling van genetische ziekten.
Een onderzoek, met Anna Cereseto en Nicola Segata als corresponderende en senior auteurs, is gepubliceerd in Nature Communications .
Onderzoekers over de hele wereld onderzoeken genomische therapieën om nieuwe behandelingen voor genetische aandoeningen te vinden. Genoombewerking met behulp van het CRISPR-Cas9-systeem is gebaseerd op het gebruik van het Cas9-eiwit, dat werkt als een moleculaire schaar die kan worden geprogrammeerd om specifieke wijzigingen in het genoom aan te brengen om schadelijke DNA-sequenties te knippen of te vervangen, waardoor de mutaties worden gecorrigeerd die ziekten.
Deze biotechnologie werd in 2012 in de Verenigde Staten ontdekt en heeft al geleid tot één goedgekeurde therapie, een medicijn tegen sikkelcelziekte.
Nu brengt het onderzoek van de Universiteit van Trento genomisch onderzoek een stap vooruit.
"Vergeleken met andere CRISPR-Cas9-benaderingen is degene die we hebben geïdentificeerd nauwkeurig, effectief en compacter. Dit nieuwe CRISPR-Cas9-molecuul zal, zoals aangetoond door onze experimenten in het netvlies, gemakkelijker worden afgeleverd bij de organen die moeten worden afgeleverd." behandeld in therapieën voor genetische ziekten”, zegt Anna Cereseto, die sinds 2018 betrokken is bij onderzoeken naar de genomische editor bij de ontwikkeling van evoCas9.
Het uitbreiden van het aanbod aan CRISPR-Cas-instrumenten is noodzakelijk om de ontwikkeling van therapieën voor genetische ziekten te versnellen. Dit kan worden gedaan door natuurlijke enzymen te modificeren, zoals het geval was met evoCas9, maar het ontdekken van reeds ontwikkelde enzymen die kunnen werken biedt grote voordelen.
De samenwerking met het laboratorium voor Computational Metagenomics van Nicola Segata heeft het laboratorium voor Moleculaire Virologie van Anna Cereseto in staat gesteld licht te werpen op een enorme natuurlijke reserve van CRISPR-Cas9-systemen waaruit nieuwe waardevolle hulpmiddelen voor het bewerken van het menselijk genoom kunnen worden gehaald.
"Door het ondervragen van een microbioomgenoomdatabase die we in de afgelopen jaren hebben opgebouwd, hebben we een groot aantal Cas9 ontdekt met interessante eigenschappen voor het bewerken van het genoom", zeggen Anna Cereseto en Nicola Segata.
“We hebben een grote verscheidenheid aan CRISPR-Cas9 ontdekt in de bacteriën die in de darmen leven. In het bijzonder hebben we in Collinsella de CoCas9-nuclease geïdentificeerd, een zeer actieve groep enzymen met een kleine moleculaire grootte, ongeveer duizend aminozuren. een bacteriegeslacht dat vaak in de menselijke ingewanden wordt aangetroffen."
“De sequentiebepaling van het gehele microbioom met behulp van een metagenomische benadering, gevolgd door de laboratoriumreconstructie van de geassembleerde genomen, heeft geleid tot de identificatie van een grote verscheidenheid aan soorten. De ontdekking van een verzameling nieuwe Cas9-nucleasen, waaronder CoCas9, maakt het genoom bewerkingstoolkit nog groter", benadrukken ze.
Ze concluderen:“De moeilijkheid van toediening belemmert nog steeds de ontwikkeling van therapieën voor genetische ziekten. CoCas9 vertoont echter, dankzij zijn kleine omvang, potentieel voor gentherapietoepassingen en is daarom een potentiële kandidaat voor optimalisatie door middel van technische benaderingen, die verder onderzoek verdienen. . We werken al aan klinische ontwikkelingsprojecten."