DNA sampah pada burung mungkin memegang kunci keselamatan,

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Retrotransposon yang ditemukan pada genom burung gereja berleher putih dan kutilang zebra telah terbukti mentransfer transgen dengan aman ke dalam genom manusia, memberikan pendekatan terapi gen yang melengkapi pengeditan gen CRISPR-Cas9. Kredit: Briana Van Treeck, UC Berkeley

× tutup

Retrotransposon yang ditemukan pada genom burung gereja berleher putih dan kutilang zebra telah terbukti mentransfer transgen dengan aman ke dalam genom manusia, memberikan pendekatan terapi gen yang melengkapi pengeditan gen CRISPR-Cas9. Kredit: Briana Van Treeck, UC Berkeley

Persetujuan baru-baru ini terhadap terapi CRISPR-Cas9 untuk penyakit sel sabit menunjukkan bahwa alat penyuntingan gen dapat melakukan pekerjaan yang baik dalam menghilangkan gen untuk mengobati penyakit keturunan. Namun, masih tidak mungkin untuk memasukkan seluruh gen ke dalam genom manusia untuk menggantikan gen yang rusak atau berbahaya.

Sebuah teknik baru yang menggunakan retrotransposon dari burung untuk memasukkan gen ke dalam genom lebih menjanjikan untuk terapi gen karena teknik ini memasukkan gen ke dalam “pelabuhan aman” dalam genom manusia, di mana penyisipan tersebut tidak akan mengganggu gen penting atau menyebabkan kanker.

Retrotransposon, atau retroelemen, adalah potongan DNA yang, ketika ditranskripsi menjadi RNA, mengkodekan enzim yang menyalin RNA kembali ke DNA dalam genom—siklus yang terpenuhi dengan sendirinya yang mengisi genom dengan DNA retrotransposon. Sekitar 40% genom manusia terdiri dari DNA baru yang “egois” ini, meskipun sebagian besar gen dimatikan, yang disebut DNA sampah.

Teknik baru ini, yang disebut Precise RNA-mediated INsertion of Transgenes, atau PRINT, menggunakan kemampuan beberapa retrotransposon untuk secara efisien memasukkan seluruh gen ke dalam genom tanpa mempengaruhi fungsi genom lainnya. PRINT akan melengkapi kemampuan teknologi CRISPR-Cas yang telah diakui untuk menonaktifkan gen, membuat mutasi titik, dan menyisipkan segmen pendek DNA.

Deskripsi PRINT, yang dikembangkan di laboratorium Kathleen Collins, seorang profesor biologi molekuler dan seluler di Universitas California, Berkeley, diterbitkan pada 20 Februari di jurnal Nature Biotechnology.

PRINT melibatkan penyisipan DNA baru ke dalam sel menggunakan metode pengiriman yang serupa dengan yang digunakan untuk mentransfer CRISPR-Cas9 ke dalam sel untuk pengeditan genom. Untuk PRINT, satu bagian RNA yang dikirim mengkodekan protein retroelemen umum yang disebut protein R2, yang memiliki beberapa bagian aktif, termasuk nickase—enzim yang mengikat dan menghancurkan DNA beruntai ganda—dan membalikkan transkriptase, enzim yang membuat salinan DNA untai ganda. DNA. RNA. RNA kedua adalah cetakan untuk DNA transgenik yang akan disisipkan, ditambah elemen kontrol ekspresi gen – seluruh kaset transgen otonom yang dimasukkan oleh protein R2 ke dalam genom, kata Collins.

Keuntungan utama penggunaan protein R2 adalah ia memasukkan transgen ke dalam wilayah genom yang berisi ratusan salinan identik dari gen yang sama—masing-masing mengkode RNA ribosom, mesin RNA yang menerjemahkan messenger RNA (mRNA) menjadi protein. Dengan banyaknya salinan yang berlebihan, ketika penyisipan mengganggu satu atau lebih gen RNA ribosom, hilangnya gen tidak akan terjadi.

Menempatkan transgen di tempat yang aman menghindari masalah utama yang dihadapi ketika memasukkan transgen melalui vektor virus manusia, yang merupakan metode umum saat ini: Gen sering kali dimasukkan secara acak ke dalam genom, membuat gen tidak dapat bekerja atau mengganggu regulasi gen atau fungsi. , yang dapat menyebabkan kanker.

“Pendekatan CRISPR-Cas9 dapat memperbaiki nukleotida mutan atau memasukkan sepotong kecil fiksasi urutan DNA. Atau Anda dapat dengan mudah menghilangkan fungsi gen dengan mutagenesis spesifik lokasi,” kata Collins, yang memegang Ketua Keluarga Walter dan Ruth Schubert.

“Kami tidak menghilangkan fungsi gen. Kami tidak mengoreksi mutasi gen endogen. Kami mengambil pendekatan yang saling melengkapi, yaitu memasukkan gen yang diekspresikan secara otonom ke dalam genom yang membuat protein aktif—dan menambahkan kembali gen fungsional gen sebagai jalan pintas yang kurang. Ini adalah suplementasi transgen, bukan pembalikan mutasi. Untuk memperbaiki fungsi penyakit kehilangan fungsi yang muncul dari serangkaian mutasi individu pada gen yang sama, itu bagus.”

Informasi lebih lanjut:
Memanfaatkan protein retroelemen eukariotik untuk penyisipan transgen ke lokus pelabuhan aman manusia, Nature Biotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41587-024-02137-y

Akanksha Thawani dkk, Templat dan pengenalan situs target oleh manusia LINE-1 dalam retrotransposisi, Alam (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06933-5.

Informasi dari buku harian:
Alam, Bioteknologi Alam