การแก้ไขยีน LEAPER

LEAPER ( Leveraging endogenous ADAR for programmable editing of RNA ) เป็น เทคนิค ทางวิศวกรรมพันธุกรรมในชีววิทยาโมเลกุลที่ สามารถแก้ไข RNAได้ เทคนิคนี้อาศัยสาย RNA ที่ ได้รับการดัดแปลงทางวิศวกรรมเพื่อดึงดูดเอนไซม์ ADAR ดั้งเดิมมาแทนที่สารประกอบต่างๆ ใน RNA พัฒนาโดยนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยปักกิ่งในปี 2019 บางคนอ้างว่าเทคนิคนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าเทคนิคการแก้ไขยีน CRISPR [ 1 ] การศึกษาเบื้องต้นอ้างว่าประสิทธิภาพการแก้ไขสูงถึง 80%
เรื่องย่อ

ตรงกันข้ามกับเทคนิคการแก้ไขยีน DNA (เช่น การใช้โปรตีน CRISPR-Cas เพื่อทำการดัดแปลงยีนที่บกพร่องโดยตรง) LEAPER มุ่งเป้าไปที่การแก้ไข messenger RNA (mRNA) สำหรับยีนเดียวกันซึ่งจะถูกถอดรหัสเป็นโปรตีน[ 3 ]การดัดแปลง RNA หลังการถอดรหัสโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับกลยุทธ์การแปลงอะดีโนซีนเป็นอิโนซีน (A-to-I) เนื่องจากอิโนซีน (I) เลียนแบบกัวโนซีน (G) ได้อย่างชัดเจนในระหว่างการแปลเป็นโปรตีน การแก้ไข A-to-I ถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์อะดีโนซีนดีอะมีเนสที่ออกฤทธิ์บน RNA (ADAR) ซึ่งมีสารตั้งต้นเป็น RNA สองสาย[ 4 ] มีการระบุยีน ADAR ของมนุษย์ 3 ยีน โดยโปรตีน ADAR1 (สัญลักษณ์อย่างเป็นทางการ ADAR) และ ADAR2 (ADARB1) มีโปรไฟล์กิจกรรมที่พัฒนาแล้ว LEAPER บรรลุการแก้ไข RNA ที่กำหนดเป้าหมายนี้โดยใช้ RNA ที่ดึงดูด ADAR สั้นๆ ที่ได้รับการดัดแปลงทางวิศวกรรม ( arRNAs ) arRNAประกอบด้วยโปรตีน ADAR1 ภายในที่มีโดเมนจับ RNA (RBD) หลายโดเมนที่เชื่อมต่อกับเปปไทด์ โปรตีน CRISPR-Cas13b และ RNA นำทาง (gRNA) ที่มีความยาวระหว่าง 100 ถึง 150 นิวคลีโอไทด์เพื่อประสิทธิภาพการแก้ไขสูง ออกแบบมาเพื่อดึงดูดโปรตีน ADAR แบบไคเมอริกไปยังไซต์เป้าหมาย[ 2 ]
ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในการสังเคราะห์โปรตีนระหว่างกระบวนการแปลรหัส
ประวัติศาสตร์
เทคนิคนี้ถูกค้นพบโดยทีมวิจัยจากมหาวิทยาลัยปักกิ่งในกรุงปักกิ่งประเทศจีน การค้นพบนี้ได้รับการประกาศในวารสารNature Biotechnologyในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2562 [ 5 ]
แอปพลิเคชัน
นักวิจัยชาวจีนได้ใช้ LEAPER เพื่อฟื้นฟูการทำงานของเอนไซม์ในเซลล์ของผู้ป่วยที่เป็นโรค Hurlerพวกเขาอ้างว่า LEAPER อาจมีศักยภาพในการรักษาโรคทางพันธุกรรมที่รู้จักเกือบครึ่งหนึ่ง[ 5 ]
ประสิทธิภาพการแก้ไขที่เฉพาะเจาะจงสูงถึง 80% สามารถทำได้เมื่อการแก้ไข LEAPER โดยใช้ arRNA151 ถูกส่งผ่านพลาสมิดหรือเวกเตอร์ไวรัส หรือเป็นโอลิโกนิวคลีโอไทด์ สังเคราะห์ แม้ว่าประสิทธิภาพนี้จะแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละชนิดของเซลล์[ 4 ] จากผลลัพธ์เบื้องต้นเหล่านี้ LEAPER อาจมีศักยภาพในการรักษามากที่สุดโดยไม่ต้องสร้างโปรตีนที่ใช้งานได้ แต่หากการฟื้นฟูการแสดงออกของโปรตีนบางส่วนจะให้ประโยชน์ในการรักษา ตัวอย่างเช่น ในเซลล์มนุษย์ที่มีการแสดงออกของ α-L-iduronidase (IDUA) ที่บกพร่องในเซลล์จากผู้ป่วยที่เป็นโรค Hurler syndrome ที่มี IDUA บกพร่อง LEAPER ส่งผลให้ p53 กลายพันธุ์แบบตัดทอน W53X ถูกแก้ไขโดยใช้ arRNA151 เพื่อให้ได้การแปล p53 ที่ "ปกติ" และการตอบสนองการถอดรหัสที่ควบคุมโดย p53 ที่ใช้งานได้[ 4 ]
การเปรียบเทียบกับ CRISPR
LEAPER มีความคล้ายคลึงกับCRISPR Cas-13ตรงที่มันกำหนดเป้าหมายไปที่ RNA ก่อนที่จะมีการสังเคราะห์โปรตีน อย่างไรก็ตาม LEAPER นั้นเรียบง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากต้องการเพียงarRNA เท่านั้น แทนที่จะใช้ Cas และ guide RNA [ 5 ]ตามที่ผู้พัฒนา LEAPER กล่าวไว้ มันมีศักยภาพที่จะง่ายและแม่นยำกว่าเทคนิค CRISPR ใดๆ[ 6 ]
LEAPER ยังช่วยขจัดข้อกังวลด้านสุขภาพและอุปสรรคทางเทคนิคที่เกิดจากการนำโปรตีนจากภายนอกเข้ามาอีกด้วย[ 7 ]
นอกจากนี้ยังได้รับการกล่าวขานว่ามีจริยธรรม มากกว่า เนื่องจากไม่เปลี่ยนแปลง DNA และจึงไม่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม ซึ่งแตกต่างจากวิธีการที่ใช้ CRISPR Cas-9 [ 8 ]