Οι Retrons συμμετέχουν στο CRISPR καθώς αυξάνεται ο αριθμός των εργαλείων για την επεξεργασία γονιδίων.

Θα μπορούσε το CRISPR να έχει ταιριάξει με τη δημιουργία ενός νέου εργαλείου επεξεργασίας γονιδίων που αναπτύχθηκε στο Ινστιτούτο Wyss του Harvard για βιολογικά εμπνευσμένη μηχανική; Ονομάζεται Retron Library Recombineering ή RLR για συντομία, μπορεί να αποδειχθεί ένας πιο ισχυρός επεξεργαστής ικανός να κάνει επεξεργασία γονιδιώματος σε μαζική κλίμακα. Το έγγραφο που περιγράφει την τεχνολογία δηλώνει ότι είναι «Μια μεθοδολογία για τη συγκέντρωση μεταλλαγμένων που φέρουν ακριβείς παραλλαγές γονιδιωματικής αλληλουχίας και πολυπλεξικό φαινοτυπικό χαρακτηρισμό αυτών των μεταλλαγμένων χρησιμοποιώντας αλληλουχία επόμενης γενιάς».

Το να το βάλεις στα αγγλικά απαιτεί λίγη εξήγηση. Η ομαδοποιημένη κατασκευή αναφέρεται στην πραγματοποίηση γενετικών τροποποιήσεων στον όγκο. Αυτό είναι το πιο καθοριστικό πλεονέκτημα που έχει το RLR έναντι του CRISPR, το οποίο λειτουργεί ως εφάπαξ εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων. Αντ ‚αυτού, το RLR υποστηρίζει τροποποιήσεις μεγάλης κλίμακας στοχευμένων γονιδίων, δημιουργώντας ταυτόχρονα εκατομμύρια μεταλλάξεις.

Πολιτεία Max Schubert, μεταδιδάκτορας στο Ινστιτούτο Wyss, «Για πολύ καιρό, το CRISPR θεωρούνταν απλώς ένα περίεργο πράγμα που έκαναν τα βακτήρια, και το να βρούμε πώς να το αξιοποιήσουμε για τη μηχανική γονιδιώματος άλλαξε τον κόσμο. Τα Retron είναι μια άλλη βακτηριακή καινοτομία που μπορεί επίσης να προσφέρει σημαντικές προόδους ».

Συνεχίζει, „Το RLR μας έδωσε τη δυνατότητα να κάνουμε κάτι που είναι αδύνατο να κάνουμε με το CRISPR: τεμαχίσαμε τυχαία ένα βακτηριακό γονιδίωμα, μετατρέψαμε αυτά τα γενετικά θραύσματα σε μονόκλωνο DNA in situ και τα χρησιμοποιήσαμε για να εξετάσουμε εκατομμύρια αλληλουχίες ταυτόχρονα.“

Τι είναι λοιπόν τα retrons;

Είναι τμήματα βακτηριακού DNA που παράγουν θραύσματα μονόκλωνου DNA (ssDNA) μέσω αντίστροφης μεταγραφής. Είναι γνωστά εδώ και δεκαετίες, αλλά η λειτουργία του ssDNA διέφυγε από την κατανόηση.

Με το έργο των ερευνητών του Ινστιτούτου Wyss, χρειάστηκαν αρκετές δεκαετίες για να ανακαλυφθεί πώς το ssDNA θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί σε μια διαδικασία γονιδιακής επεξεργασίας που ονομάζεται ανασυνδυασμός ολιγονουκλεοτιδίων. Τα Retron μπορούν να παράγουν ssDNA μέσα στα κύτταρα για επεξεργασία. Δεν χρειάζεται να μπείτε από έξω όπως κάνετε με το CRISPR. Ως αποτέλεσμα, τα επεξεργασμένα γονίδια μπορούν να κληρονομηθούν και να αναπαραχθούν. Και το CRISPR απαιτεί πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Η χρήση του μπορεί να βλάψει το εγγενές DNA κάνοντας ακούσια περικοπές σε μη στοχευμένα γονίδια. Αυτό δεν θα συμβεί με το ssDNA. Χρησιμοποιώντας το RLR, επομένως, οι ερευνητές μπορούν να πραγματοποιήσουν εκατομμύρια πειράματα παρατηρώντας ταυτόχρονα μεταλλάξεις σε ολόκληρο το γονιδίωμα. Δεν είναι πλέον συμφωνία με μία βολή.

Οι ερευνητές του Wyss δεν πιστεύουν ότι το RLR θα αντικαταστήσει το CRISPR. Βλέπουν έναν συνδυασμό των δύο εργαλείων ως ένα άλμα προς τα εμπρός στην ανασυνδυασμένη μηχανική του DNA. Αλλά προς το παρόν, απαιτείται περισσότερη δουλειά για τη βελτίωση των ποσοστών επεξεργασίας του RLR. Τα πλεονεκτήματα είναι ήδη εμφανή με την ικανότητα του εργαλείου να μελετά αλληλεπιδράσεις πολλαπλών μεταλλάξεων. Όταν συνδυαστεί με τεχνητή νοημοσύνη και μηχανική μάθηση, το RLR θα επιτρέψει στους ερευνητές να προβλέψουν μελλοντικές μεταλλάξεις.

Τα ευρήματα είναι δημοσιεύτηκε αυτήν την εβδομάδα στην 4η Μαΐου έκδοση του PNAS, τα Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών των Ηνωμένων Πολιτειών της Αμερικής.