Zephyrnet Logosu

CRISPR Açma-Kapama Anahtarı, Bağışıklık Sistemimizin Sırlarını Çözmeye Yardımcı Olacak

Tarih:

dna genler biyoloji clearr bağışıklık sistemi

T hücreleri şiddetli savaşçılardır. Sadece bir saldırı ipucuyla - ister enfeksiyon ister yeni ortaya çıkan bir kanser olsun - toplanıyorlar, sayıları artıyor ve tam ölçekli bir savunma başlatıyorlar.

Ama yenilmez değiller. Bazen hücresel askerler, dost dokulara saldırarak aşırı hevesli hale gelirler. Veya savunmaları, özellikle iğrenç düşmanlar tarafından silinir, örneğin HIV ve kanser.

Genlerini değiştirerek heyecanlarını artırabilir veya azaltabilir miyiz?

Yeni bir CRISPR türü girin. Çoğunlukla mevcut bir geni kesmek, kesmek, düzenlemek veya başka bir şekilde diz çökmek için çok amaçlı bir araç olarak bilinen bu sürüm - CRISPRa olarak adlandırılır - genleri zorla çalıştırır. tarafından optimize edildi Gladstone Enstitüleri ve UC San Francisco'daki bilim adamlarına göre, araç CRISPRi tarafından dengeleniyor - “parazit” için “i”, tahmin ettiğiniz gibi, genin ifadesine müdahale ediyor.

Daha önce laboratuvarlarda yetiştirilen ölümsüz hücrelerde kullanılmış olsa da, bu CRISPR araçları ilk kez vücudumuzdan alınan hücreler için yeniden düzenleniyor. Araçlar birlikte, insanlardan izole edilen T hücrelerindeki yaklaşık 20,000 geni aynı anda taradı ve bireysel genlerin T hücrelerini nasıl etkilediğini haritalayan büyük bir genetik tercüman (genlerden işleve) oluşturdu.

Sonuçlar, vücudumuzun koruyucularına eşi görülmemiş bir bakış sağlıyor. Ayrıca, immünoterapileri daha da artırmak için T hücrelerini genetik olarak değiştirmek için bir yol haritası hazırlıyorlar. ARAÇ-T veya otoimmün bozuklukların üstesinden gelmek için.

"Bu, immünoterapi araştırmalarını hızlandıracak heyecan verici bir buluş" şuraya Gladstone'dan Dr. Alex Marson, Çalışmanın. "Bu CRISPRa deneyleri, bağışıklık hücrelerinin her işlevi için hangi genlerin önemli olduğunu anlamak için bir Rosetta Taşı oluşturuyor."

Bağışıklık Arsenal

Bağışıklık sistemimiz son derece koordineli bir hücresel askeri komplekstir.

Hava, deniz ve kara kuvvetleri gibi, bağışıklık sistemi de özelleşmiş hücresel birimlere sahiptir. Örneğin B hücreleri, virüslere, bakterilere ve diğer istilacı patojenlere karşı antikorlar (vücudun uzun menzilli füzeleri) salgılar. Doğal öldürücü hücreler kanser hücrelerini ortaya çıkar çıkmaz acımasızca avlarlar (ve evet, bu onların bilimsel adıdır). makrofajlar düşmanlarını kelimenin tam anlamıyla yiyen ve diğer güçleri bir istilaya karşı uyarırken kalan parçaları tüküren devasa canavarlardır.

Ama tartışmalı olarak, T hücreleri komuta merkezidir. Farklı moleküler görünüm ve rollere sahip bir aile olan bu hücreler, bağışıklık sisteminin birçok yönünü koordine eder. Bazıları istihbarat toplar ve bir sonraki istila turuna hazırlanmak için vücudun moleküler defterine kaydeder. Diğerleri, daha önce karşılaştıkları düşmanları hemen sniper eder. T hücreleri aynı anda birden fazla saldırıyı kontrol edebilir ve koordine edebilir ve bağışıklığı dengelemek için gereklidir. on yıllar boyunca.

Gizli silahları mı? sitokinler.

Sitokinler, hem füzeler hem de iletişim cihazları olarak hareket eden küçük bağışıklık molekülleridir. Mors kodu gibi, farklı sitokin türleri de farklı bilgiler taşır. T hücreleri, bağışıklık hücreleri arasındaki tek sitokin üreticisi değildir. Ancak, davetsiz misafirlere karşı birleşik bir saldırıyı koordine etmeye yardımcı olan interferonlar gibi tehditkar sesli sitokinleri pompalarlar.

Sorun? Bu güçlü hücreler hakkında bildiklerimiz çoğunlukla Petri kaplarında büyümek üzere özenle seçilmiş ölümsüzleştirilmiş hücre dizilerinden elde edilen verilerden geliyor. İnsanları anlamak için (varsayımsal olarak) zombileri incelemeye benziyor - bazı benzerlikler, ancak biyolojik iç işleyişler açısından çok farklı.

CRISPRa'yı girin

Ekip basit bir hedefle yola çıktı: T hücrelerinin geniş iletişim ağlarını bulmak için CRISPRa'dan yararlanalım.

CRISPRa (önceki değeri) tanıttı yarım on yıldan fazla bir süre önce gen ekspresyonunu inhibe etmek yerine teşvik etmenin bir yolu olarak. Burada, CRISPR'nin klasik "makas" bileşeni devre dışı bırakılır. Bunun yerine araç, bir geni aktive etmek için moleküler makineyi çalıştıran ve karşılığında genin kendisini düzenlemeden protein yapma yeteneğini artıran bir proteine ​​bağlıdır. Bir denge olarak, yazarlar ayrıca gen ekspresyonunu bastırmak için engelleyici araç olan CRISPRi'yi tanıttı. Araçlar, sağlığa veya hastalığa yol açan moleküler bağlantıları bulmak amacıyla tüm genomumuzu verimli bir şekilde taramak için bir güç gösterisi olarak lanse edildi.

Bununla birlikte, ölümsüzleştirilmiş hücrelerde etkili olsa da, kısırlaştırılmış bir virüsle birlikte verilen araçlar, vücuttan izole edilmiş insan hücrelerine verimli bir şekilde tünel açamadı - "birincil hücreler" olarak adlandırıldı.

Bunlar, yeni çalışmanın ele aldığı konular. Ekip, araçların birincil insan T hücrelerine daha iyi entegre olması için önce iyileştirilmiş bir lentivirüs üretim ve dağıtım tarifi geliştirdi. Sonra özel bir ajan geldi - CRISPRa sinerjik aktivasyon aracısı (SAM)- bu, hedef gen ekspresyonunu artırır.

Marson, "CRISPRa veya CRISPRi makinelerini hücrelere teslim etmedeki bu gelişmiş verimlilik, genom çapında deneyleri mümkün kılmak ve keşifleri hızlandırmak için kritik öneme sahipti" dedi.

İlk konsept kanıtında ekip, aracı iki insan donörden izole edilen bağışıklık T hücreleri üzerinde kullandı. Birlikte, proteinleri kodlayan, özellikle iki sitokin: IL-20,000 ve IFN-gama'ya odaklanan yaklaşık 2 gen ortaya çıkardılar - ya da küçümsediler.

Her ikisi de bağışıklık sisteminde ağır vuruculardır. IL-2 genellikle bir tür T hücresi tarafından dışarı pompalanır. Moleküler haberci, ek bağışıklık ordusu güçlerini koordine etmeye yardımcı olur ve kliniklerde otoimmünite ve kanserle savaşmak için zaten kullanılmaktadır. Ekip, IFN-gama patojenlere karşı ağır bir bağışıklık tepkisini tetikler ve aktivasyonunun "pozitif kanser immünoterapi tepkileri" ile ilişkili olduğunu söyledi.

Denge Önemlidir

Bağışıklık sistemi, aktivasyon ve inhibisyon arasındaki oldukça karmaşık koordineli bir dans tarafından düzenlenir. Önceki çalışmalar çoğunlukla genleri kapatmaya odaklanmıştı. Ancak bağışıklık sistemini analiz etmek için bu, resmin sadece yarısı.

Çalışma yazarı Dr. Zachary Steinhart, "Genleri devre dışı bırakmak, bağışıklık hücrelerinin nasıl çalıştığının temellerini anlamak için harikadır, ancak yalnızca devre dışı bırakma yaklaşımı, gerçekten kritik bazı genleri saptamayı kaçırabilir" dedi.

Burada ekip derin kazdı. Hem CRISPRa hem de CRISPRi kullanarak, T hücrelerinde yaklaşık 20,000 geni aktive ettiler veya inhibe ettiler. Daha sonra genetik yollarda ortaya çıkan değişiklikleri analiz ettiler - bir T hücresine bir düşmana nasıl tepki vereceğini söyleyen "telefon hatları".

Bazı ekranlarda, belirli bir dizi gen değişti, bu da bağışıklık sistemimiz için oldukça hassas komuta merkezleri olabileceğini düşündürdü. Diğer genler şaşırtıcı bir şekilde spesifikti. Bazıları yalnızca belirli bir sitokin üretmek için açıldı.

CRISPRa ve CRISPRi'yi eşleştirmek, biyolojiye bakmanın özellikle güçlü bir yoludur. Bunu bir ışık dimmeri olarak düşünün. Kabloyu kesmeye yönelik geleneksel CRISPR yönteminden ziyade, iki araç bir araya getirildikten sonra insan hücrelerinin içindeki genlerin herhangi bir kombinasyonunu tersine çevrilebilir şekilde ayarlayabilir veya çevirebilir. Bu çalışmada ekip, CRISPRi kullanarak sitokinleri kontrol altında tutmaya yardımcı olan ve otoimmün bozukluklara yardımcı olabilecek genler buldu. CRISPRa ise T hücrelerini aktive etmek ve bağışıklığı artırmak için gereken moleküler makinedeki darboğazları ortaya çıkardı.

Gelişmiş T Hücre Tedavileri

Çalışma, kansere ve diğer immünoterapilere karşı daha iyi CAR-T silahları geliştirmemize yardımcı olabilir. Marson, "Yeni verilerimiz bize T hücreleri için bu inanılmaz derecede zengin talimat kılavuzunu veriyor" dedi. "Artık bir T hücresini çok kesin özelliklere sahip olacak şekilde tasarlamak için kullanabileceğimiz temel bir moleküler dile sahibiz."

Ama daha da umut verici olanı, ötesinde yatan şeydir. İki ekran -bir hevesle on binlerce gende gen ekspresyonunu yükseltmek veya düşürmek- otoimmün bozuklukları, immün yetmezliği veya bağışlanan insan hücrelerinden kaynaklanan enfeksiyonları araştırmak için uyarlanabilir.

Kişiselleştirilmiş tedaviler için kesinlikle bir nimet olacak. Marson'ın dediği gibi, "Ekibimiz şimdi, çok çeşitli hastalıkları tedavi etmek için yeni nesil hücresel immünoterapilere CRISPR mühendisliği ile uygulanabilecek sentetik gen programları oluşturmak için yeni talimat kılavuzumuzu kullanmayı umuyor."

Resim Kredi: Sangharsh Lohakare / Unsplash 

 


 

Değişim hızının önünde kalmanın yollarını mı arıyorsunuz? Neyin mümkün olduğunu yeniden düşünün.  Singularity'nin amiral gemisi Yönetici Programı (EP), mevcut düşünme biçimlerini bozan beş günlük, tamamen sürükleyici bir liderlik dönüşüm programı için son derece küratörlüğünde, 80 yöneticiden oluşan özel bir gruba katılın. Dünyadaki hızlı değişim hızına çözümler bulmaya kendini adamış fütüristlerden oluşan yeni bir zihniyet, araç seti ve ağı keşfedin. Daha fazla bilgi edinmek ve bugün başvurmak için buraya tıklayın!

spot_img

En Son İstihbarat

spot_img