Een team van ingenieurs aan de Universiteit van Delaware heeft een methode ontwikkeld om CRISPR/Cas9-technologie te gebruiken om een ​​cascade van activiteiten in cellen op gang te brengen, een fenomeen dat bekend staat als voorwaardelijke genregulatie. hun methode, beschreven in het journaal Natuur Chemische Biologie , introduceert een nieuwe functionaliteit voor CRISPR, een van de meest spraakmakende technologieën van dit moment.

Genbewerking met CRISPR-technologie wordt "een van de grootste wetenschappelijke verhalen van het decennium" genoemd vanwege de toepassingen in de geneeskunde, landbouw en nog veel meer. Met CRISPR kunnen wetenschappers DNA in levende cellen nauwkeurig richten en bewerken, die hen zou kunnen helpen om afwijkingen te corrigeren die erfelijke ziekten veroorzaken. De eerste klinische proeven bij mensen zijn aan de gang in China.

Echter, tot nu, wetenschappers waren er niet achter hoe ze hun CRISPR-systemen moesten programmeren om zich op DNA te richten, terwijl ze informatie uit de cellen die ze bestudeerden integreerden.

bij UD, Wilfred Chen, de Gore-hoogleraar Chemische Technologie, en afgestudeerde student Ka-Hei Siu ontwierp structuren - genaamd toehold-gated gRNA (thgRNA) - voor gerichte genregulatie in E. coli-bacteriën.

traditioneel, in CRISPR/Cas9-genoombewerking, wetenschappers gebruiken een enkelstrengs stuk ribonucleïnezuur (RNA) om het Cas9-enzym naar het deoxyribonucleïnezuur (DNA) te leiden dat ze willen targeten. In plaats daarvan, Chen en Siu installeerden een haarspeldachtige structuur die een deel van het RNA blokkeert om het DNA te herkennen. Slechts een klein deel, de teengreep genoemd, wordt blootgesteld en kan binden aan ander RNA. Dan Chen, en Siu gebruikte RNA uit de cel als een trigger om hun blokkeringsmechanisme te openen, het Cas9-eiwit activeren zodat het vervolgens het DNA kan binden en reguleren.

"Het belangrijkste is dat we wat native mobiele informatie wilden gebruiken, " zei Chen. "We wilden deze natuurlijke cellulaire respons kunnen gebruiken als een manier om de CRISPR/Cas9-eiwitfuncties te moduleren en in feite een gecontroleerd mechanisme te ontwikkelen zodat we de cellulaire functies dienovereenkomstig konden moduleren."

Deze technologie biedt een veelzijdige, "plug-and-play" ontwerp dat kan worden gebruikt om genbewerking en -regulatie in verschillende systemen te induceren, zegt Chen.

"Vooruit gaan, het idee is om te kunnen gebruiken, liefst op papier, elke vorm van cellulair boodschapper-RNA als een activerings- of deactiveringsapparaat, " zei hij. "Je kunt je voorstellen dat we iets kunnen activeren op basis van of de cellen op glucose groeien of hongeren naar fosfaat of worden blootgesteld aan omstandigheden met hoge temperaturen of lage pH."