[ad_1]
Kemampuan untuk mengedit genom dengan mengubah urutan DNA di dalam sel hidup sangat kuat untuk penelitian dan sangat menjanjikan untuk pengobatan penyakit. Namun, teknologi pengeditan genom yang ada sering kali menghasilkan mutasi yang tidak diinginkan atau dapat gagal untuk memperkenalkan perubahan sama sekali. Masalah-masalah ini telah membuat bidang ini tidak mencapai potensi penuhnya.
Sekarang, penelitian dari laboratorium Princeton’s Britt Adamson, yang dilakukan bersama dengan kolaborator yang dipimpin oleh Jonathan Weissman di MIT dan Editas Medicine, merinci metode baru yang disebut Repair-seq yang mengungkapkan cara kerja alat pengeditan genom.
Para peneliti yang dipimpin oleh Britt Adamson dari Princeton telah menemukan alat baru untuk meningkatkan metode penyuntingan gen CRISPR-Cas9. Mereka menyebutnya Perbaikan-seq, direpresentasikan di sini sebagai kaca pembesar. Repair-seq memungkinkan peneliti untuk dengan cepat melihat bagaimana gen yang berbeda yang terlibat dalam memperbaiki kerusakan DNA (ambulans) mempengaruhi akurasi dan efisiensi teknologi pengeditan genom. Kredit gambar: Caitlin Sedwick untuk Departemen Biologi Molekuler Universitas Princeton
“Kami sudah lama mengetahui bahwa mekanisme yang terlibat dalam memperbaiki DNA yang rusak sangat penting untuk pengeditan genom karena untuk mengubah urutan DNA Anda harus terlebih dahulu memecahkannya,” kata Adamson, penulis senior studi dan asisten profesor di Departemen Biologi Molekuler Princeton. “Tetapi proses-proses itu sangat kompleks dan seringkali sulit untuk diurai.”
Untuk memperbaiki DNA, sel menggunakan banyak mekanisme yang berbeda, masing-masing melibatkan beberapa gen yang bekerja bersama dalam jalur yang berbeda. Repair-seq memungkinkan peneliti untuk menyelidiki kontribusi masing-masing jalur ini untuk perbaikan DNA dengan membuat profil bagaimana mutasi yang diamati berubah ketika salah satu faktor ini dihilangkan – dan melakukan ini untuk ratusan gen secara bersamaan.
Ini memungkinkan para ilmuwan mengajukan pertanyaan dasar tentang biologi perbaikan DNA, dan menyelidiki bagaimana mekanisme perbaikan DNA memengaruhi teknologi pengeditan genom. Adamson dan rekannya pertama kali menerapkan metode mereka ke salah satu pendekatan pengeditan genom yang paling umum digunakan, yang menggunakan nuklease Cas9 bakteri untuk memotong kedua untaian molekul DNA untai ganda, menciptakan lesi yang disebut pemutusan untai ganda.
“Mengedit dengan jeda untai ganda telah menjadi bagian penting dari pengeditan genom untuk waktu yang lama, tetapi membuat perubahan yang diinginkan tanpa mutasi yang tidak diinginkan telah menjadi tantangan besar. Kami mulai memahami mekanisme di balik sebanyak mungkin peristiwa mutasi ini, dengan mempertimbangkan bahwa ini dapat membantu kami mengoptimalkan sistem, ”kata Adamson.
Dipimpin oleh penulis pertama Jeff Hussmann, seorang peneliti postdoctoral di laboratorium Jonathan Weissman, tim menggunakan data dari Repair-seq untuk memetakan bagaimana jalur perbaikan DNA yang berbeda terkait dengan jenis mutasi tertentu yang diinduksi Cas9.
Analisis Hussmann mendeteksi jalur yang sudah dikenal serta jalur baru yang terlibat dalam perbaikan patahan untai ganda. Ini juga menyoroti kompleksitas luar biasa dan banyak sekali sistem yang terlibat dalam perbaikan kerusakan untai ganda.
Kumpulan data mendalam yang digali dalam karya ini sekarang diposting di portal online yang dapat digunakan orang lain untuk menginterogasi jalur perbaikan DNA atau protein.
Secara kebetulan, saat studi awal ini sedang diselesaikan, tim yang dipimpin oleh David Liu di Broad Institute of MIT dan Harvard sedang mengembangkan sistem pengeditan genom yang disebut “pengeditan utama” yang tidak bergantung pada pembuatan jeda untai ganda. Pengeditan utama biasanya memiliki tingkat keberhasilan yang rendah, tetapi Adamson dan Hussmann beralasan bahwa mempelajari jalur perbaikan DNA yang terlibat dalam pengeditan utama dapat membantu mengidentifikasi jalan untuk peningkatan, jadi mereka bergabung dengan Liu untuk menyelidiki pengeditan utama menggunakan Repair-seq.
“Bekerja bersama adalah manfaat besar,” kata Adamson. “Bagi kami, ini adalah pengalaman fantastis dari ilmu kolaboratif dan berorientasi tim.”
Para peneliti yang berkolaborasi menemukan bahwa kemampuan untuk mendapatkan pengeditan yang diinginkan dengan pengeditan utama dipengaruhi oleh protein dalam satu jalur perbaikan: jalur perbaikan ketidakcocokan DNA. Mereka kemudian menunjukkan bahwa menghambat atau menghindari jalur itu secara dramatis meningkatkan efisiensi dan akurasi hasil pengeditan utama — memposisikan pengeditan utama menjadi teknologi pengeditan genom yang unggul.
Yang penting, karya ini juga menunjukkan bagaimana Repair-seq dapat digunakan untuk meningkatkan teknologi pengeditan genom lainnya.
Lebih lanjut mendemonstrasikan utilitas Repair-seq, para peneliti yang berkolaborasi juga menerapkannya pada teknologi sistem pengeditan genom ketiga, yang juga dikembangkan oleh Liu. Hasil dari penelitian itu baru-baru ini diterbitkan di Bioteknologi Alam.
“Repair-seq adalah perpaduan yang indah antara kecerdasan teknologi dan wawasan biologis,” kata John Doench, direktur penelitian dan pengembangan di Program Gangguan Genetik di Broad Institute, yang tidak terlibat dalam pekerjaan tersebut.
“Dan untuk pekerjaan pengeditan utama, contoh kolaborasi yang luar biasa! Editor utama seringkali terbukti sulit untuk diajak bekerja sama, dan makalah ini mulai memahami alasannya, sambil juga memulai solusi baru, ”tambahnya.
“Kami melihat Repair-seq sebagai alat yang memungkinkan Anda mengambil gambaran mendetail tentang apa yang dilakukan editor Anda dan kemudian dengan sangat cepat menilai, ‘Apakah ini lanskap di mana saya dapat melihat jalan saya untuk merancang prinsip-prinsip yang akan membantu meningkatkan alat?’” kata Adamson. “Kami sangat bersemangat untuk meningkatkan Repair-seq dan menjelajahi aplikasi masa depan.”
Ditulis oleh Caitlin Sedwick
Sumber: Universitas Princeton
[ad_2]
