Het bewerken van mitochondriën in elke menselijke cel was de heilige graal en de laatste grens van genbewerking. Dit is bereikt en opent een nieuw veld voor genetici. Transhumans zullen deze ontdekking bijzonder spannend vinden. ⁃ TN-editor
Bioloog David Liu was twee zomers onderweg naar het Broad Institute twee zomers geleden toen hij de e-mail opende. We hebben zojuist een nieuw toxine ontdekt dat door bacteriën is gemaakt, legde het briefje uit van een onderzoeker waar Liu nog nooit mee had gesproken, en 'het kan nuttig zijn voor iets wat jullie doen'.
Geïntrigeerd belde Liu de afzender, bioloog Joseph Mougous van de Universiteit van Washington, en al snel werd duidelijk dat het bacteriële toxine een talent had dat inderdaad nuttig was voor wat Liu doet: manieren bedenken om genen te bewerken. Op woensdag meldden zij en hun collega's in Nature dat ze het gif hadden omgezet in 's werelds eerste redacteur van genen in celorganellen, mitochondriën genaamd.
Als alles goed gaat, zou de ontdekking een manier kunnen zijn om een lange lijst van zeldzame maar verwoestende erfelijke ziekten als gevolg van genetische mutaties in de energiecentrale van de cel te bestuderen en op een dag te genezen.
"We zijn al heel lang op zoek naar een dergelijke technologie", zegt bioloog Fyodor Urnov van het Innovative Genomics Institute van de University of California, die de papier voor de natuur. "We hebben 15 jaar lang puntmutaties kunnen maken" - een enkele DNA-letter veranderd - "in menselijk nucleair DNA, maar mitochondriën hebben zich daar woedend tegen verzet, tot grote frustratie van iedereen. Met deze technologie zal mitochondriaal onderzoek een gouden eeuw ingaan. ”
De honderden capsulevormige mitochondriën in elke cel zetten zuurstof en voedingsstoffen om in de chemische energie die het celmetabolisme aandrijft. Mitochondria metaboliseren ook cholesterol en synthetiseren hormonen en neurotransmitters. Als een van hun 37 genen afwijkend is, kunnen mitochondriën niet presteren, wat resulteert in een van de honderden mitochondriale ziekten. De meest verwoestende, inclusief 'mitochondriaal DNA-uitputtingssyndroom' (MDDS), de spieren en hersenen van kinderen vernietigen en uiteindelijk hun leven nemen.
De revolutie op het gebied van genoombewerking is de mitochondriën grotendeels voorbij. CRISPR werkt niet: het gids-RNA dat het gebruikt als een bloedhond om zijn doelwit in een genoom te vinden, kan de mitochondriale wanden niet doordringen. Eerdere editors, zoals TALEN's, kunnen mutaties in mitochondriën in cellen die in laboratoriumschotels groeien, elimineren, maar alleen door het DNA te vernietigen. Niets kon mutaties verhelpen door de ene DNA-letter in een andere te veranderen, zoals een C in een T of een G in een A.
"Mitochondria," zei Liu, "zijn een van de laatste bastions van DNA die weerstand biedt tegen precisie genoombewerking."
Mougous 'e-mail suggereerde een manier om die weerstand te omzeilen. Hij bestudeert de chemische oorlogvoering die bacteriën voeren tegen andere bacteriën. Het chemische wapen dat hij zojuist had ontdekt, uitgescheiden door Burkholderia cenocepacia-bacteriën, is een enzym dat een vijandige bacterie binnendringt en dodelijk eenvoudig doodt: het veroorzaakt enkelvoudige genetische mutaties in het dubbelstrengige DNA van een bacterie. Op elke gerichte plek laat het het bacteriële DNA aan flarden achter. De bacterie sterft. Missie volbracht.
Mougous, zoals Liu a Howard Hughes Medical Institute onderzoeker, wist dat Liu een doorbraak vorm van CRISPR, een die slechts een enkele DNA-letter verandert en dit doet zonder de dubbele helix te knippen, wat kan leiden tot genomische ravage. Deze technologie wordt 'basisbewerking' genoemd en heeft er al een voortgebracht biotech en marcheert naar menselijke studies.
Zijn nieuwe bacteriële toxine, dacht Mougous, zag er zeker uit als een basisredacteur; het verandert het nucleotidepaar CG in een TA. En het heeft geen gids-RNA nodig (de chaperonne die de mitochondriën niet kan penetreren).
wpDiscuz