Νέα μέθοδος για καλύτερη αξιολόγηση της τεχνολογίας ακριβείας γονιδιακής επεξεργασίας
Ερευνητές και ιατροί έχουν πλέον στη διάθεσή τους μια νέα μέθοδο που τους επιτρέπει να αξιολογούν καλύτερα την τεχνολογία ακριβείας γονιδιακής επεξεργασίας. Η μέθοδος αυτή, που ανακοινώθηκε σήμερα από το Νοσοκομείο Έρευνας Παιδιών St. Jude, υπόσχεται να αλλάξει το τοπίο της γονιδιακής θεραπείας.
Η έρευνα επικεντρώνεται στην ανάγκη για την αναγνώριση μικρών εκτός στόχου περιοχών που ενδέχεται να θέτουν κινδύνους για την ασφάλεια, κάτι που αποτελεί τεχνική πρόκληση. Οι επιστήμονες του St. Jude ανέπτυξαν τη μέθοδο Circularization for High-throughput Analysis of Nuclease Genome-wide Effects by Sequencing Base Editors (CHANGE-seq-BE), η οποία είναι αμερόληπτη, ευαίσθητη και αποδοτική σε πόρους για την ανίχνευση αυτών των εκτός στόχου τροποποιήσεων. Η νέα αυτή τεχνική αποδείχθηκε ανώτερη σε σχέση με τις παραδοσιακές προσεγγίσεις και έχει ήδη χρησιμοποιηθεί για την υποστήριξη κλινικών ερευνών, με την εργασία να δημοσιεύεται στο περιοδικό Nature Biotechnology.
Αναγκαία η ακρίβεια στη γονιδιακή επεξεργασία
Η παραδοσιακή τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας χρησιμοποιεί το CRISPR-Cas9 για να κόψει μικρά τμήματα DNA από το γονιδίωμα. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν προχωρήσει στην ανάπτυξη πιο ακριβών εκδόσεων, όπως οι βασικοί επεξεργαστές, που μπορούν να εντοπίσουν και να αντικαταστήσουν μεμονωμένα ζεύγη βάσεων DNA. Ο Shengdar Tsai, PhD, κύριος συγγραφέας της μελέτης και μέλος του Τμήματος Αιματολογίας του St. Jude, δήλωσε: “Αναπτύξαμε το CHANGE-seq-BE για να επιτρέψουμε στους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα τους βασικούς επεξεργαστές, μια σημαντική κατηγορία ακριβών γονιδιακών επεξεργαστών του CRISPR. Είναι μια απλή και αποτελεσματική μέθοδος που επιτρέπει στους ερευνητές να επιλέγουν συνδυασμούς επεξεργαστών και στόχων με υψηλή ειδικότητα και δραστικότητα για έρευνα ή θεραπευτικούς σκοπούς.
Κλινική εφαρμογή και ασφάλεια
Η μέθοδος CHANGE-seq-BE έχει ήδη αρχίσει να υιοθετείται για την υποστήριξη κλινικών ερευνών. Η δημοσιευμένη εργασία περιλαμβάνει μια μελέτη περίπτωσης που αφορά μια επείγουσα αίτηση προς τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA) για έναν βασικό επεξεργαστή που θεραπεύει το σύνδρομο CD40L-deficient X-linked Hyper IgM (X-HIGM). Το X-HIGM είναι μια γενετική ασθένεια του ανοσοποιητικού συστήματος που η βασική επεξεργασία μπορεί να διορθώσει. Η CHANGE-seq-BE επιβεβαίωσε το 95,4% της στοχευμένης ειδικότητας του επεξεργαστή, χωρίς σημαντική εκτός στόχου δραστηριότητα, παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα ασφάλειας για την προώθηση της θεραπείας του ασθενούς.
Ο Tsai ανέφερε: “Ήταν μια πραγματικά συναρπαστική εφαρμογή για να υποστηρίξουμε μια επείγουσα αίτηση στον FDA για να θεραπεύσουμε γρήγορα έναν ασθενή. Ενσαρκώνει το πώς αυτή η μέθοδος επιτρέπει τη γρήγορη κατανόηση του τι κάνουν αυτοί οι επεξεργαστές στο γονιδίωμα και βοηθά στην προώθηση υποσχόμενων, ενεργών και συγκεκριμένων θεραπευτικών προσεγγίσεων.”
Μια καινοτόμος προσέγγιση
Η ομάδα του Tsai δημιούργησε τη CHANGE-seq-BE, καθώς οι συμβατικές μέθοδοι αξιολόγησης της ασφάλειας των βασικών επεξεργαστών έπρεπε να επιλέξουν ανάμεσα σε εκτενή κάλυψη και αποδοτική χρήση πόρων. Ορισμένες τεχνικές απαιτούν ολόκληρη γονιδωματική αλληλούχιση, που είναι ακριβή και χρονοβόρα, ενώ άλλες προεπιλέγουν υποψήφιες περιοχές εκτός στόχου, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε προκατειλημμένα αποτελέσματα. Η CHANGE-seq-BE συνδυάζει τα πλεονεκτήματα και των δύο προσεγγίσεων, προσφέροντας μια ολοκληρωμένη και ταυτόχρονα αποδοτική λύση.
Η διαδικασία ξεκινά με ολόκληρο το γονιδίωμα, το οποίο στη συνέχεια χωρίζεται σε μικρούς κύκλους DNA. Αυτοί οι κύκλοι εκτίθενται στον επεξεργαστή που εξετάζεται, και στη συνέχεια υποβάλλονται σε επεξεργασία με ένα ειδικό ένζυμο που ανιχνεύει αν έχει γίνει βασική επεξεργασία. Μόνο οι κύκλοι DNA που έχουν υποστεί επεξεργασία μετατρέπονται σε γραμμικές αλυσίδες και ακολουθεί η επιλεκτική αλληλούχιση τους, απαιτώντας πολύ λιγότερους πόρους από τις ανταγωνιστικές τεχνικές. Η μέθοδος έχει βελτιστοποιηθεί και για τους δύο κύριους τύπους βασικών επεξεργαστών (αδενίνη και κυτοσίνη).
Συγκρίνοντας άμεσα τη CHANGE-seq-BE με άλλες μεθόδους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η νέα μέθοδος ανίχνευσε σχεδόν όλες τις περιοχές που είχαν προταθεί από τις άλλες προσεγγίσεις, καθώς και πολλές που ήταν αποκλειστικά ανιχνεύσιμες από αυτήν. “Δείξαμε ότι αυτή η αμερόληπτη προσέγγιση ήταν πιο ολοκληρωμένη και αποδοτική σε πόρους”, δήλωσε ο Tsai.
