Tiede

Tutkijat kehittivät mullistavan tavan huiputtaa dna:ta: ”Suuri harppaus perimän muokkauksen maailmassa”

Uudella menetelmällä korjattiin mutaatiot, jotka aiheuttavat sirppisoluanemiaa ja vammauttavaa Tay-Sachsin tautia.

Geenitekniikan huippututkijat Harvardin yliopistossa ja MIT:ssä ovat kehittäneet uuden menetelmän ihmisen perimän muokkaamiseen ja korjaamiseen. Uusi tekniikka on merkittävästi aiempia tarkempi ja voi tulevaisuudessa johtaa useiden perinnöllisten sairauksien parantamiseen geeniperimää muokkaamalla.

Uraauurtavaa menetelmää kuvaava artikkeli julkaistiin nyt Nature-lehdessä.

Siinä tutkijat esittelevät, kuinka he ovat onnistuneet tarkasti korjaamaan useita perinnöllisiä sairauksia aiheuttavia mutaatioita soluista uuden tekniikan avulla. Se ovat korjanneet muun muassa sirppisoluanemiaa ja Tay-Sachsin tautia aiheuttavat geenimutaatiot.

Uudella tekniikalla voidaan tutkijoiden mukaan korjata jopa 90 prosenttia kaikista perinnöllisiä sairauksia aiheuttavista geenimutaatioista.

”Tämä on valtava askel oikeaan suuntaan”, kehuu geenitekniikan pioneeri George Church tutkimusta Science-tiedelehdessä.

Tekniikan nimi on prime editing. Suomennosta ei toistaiseksi ole. Kyseessä on parannus geenisaksina tunnettuun crispr-cas9-tekniikkaan, joka on tällä vuosikymmenellä mullistanut geenimuokkauksen.

Crisprillä voidaan tehdä varsin tarkkoja ja isojakin muokkauksia perimään, mutta se aiheuttaa usein myös oheismuutoksia vääriin kohtiin dna:ssa. Prime-muokkaus korjaa pienempiä alueita, mutta tarkemmin.

Molemmat tekniikat perustuvat mekanismiin, jolla bakteerit puolustautuvat viruksia vastaan. Virukset tunkeutuvat isäntäsoluun ja ujuttavat perimäänsä osaksi solun perimää. Viruksen dna sitoutuu isännän dna:han, ja isäntäsolu alkaa tämän muunnellun dna-koodin perusteella tuottaa lisää viruksia.

Bakteereilla on ase tätä vastaan. Solu tuottaa cas-nimistä entsyymiä tai proteiinia, joka pilkkoo viruksen dna:n hajalle. Tämän pohjalta on kehitetty crispr-cas9-geenimuokkaustekniikka.

Kun cas-proteiiniin liitetään ohjaava pätkä rna:ta, leikkuri ohjautuu juuri tiettyyn kohtaan dna:ta. Leikkurilla dna:ta voidaan lyhentää, lisätä tai muokata tarkalleen halutusta kohdasta.

Jokin geeni voidaan esimerkiksi kopauttaa kokonaan pois toiminnasta. Näin voidaan sammuttaa perinnöllisiä sairauksia aiheuttavat geenit tai vaikkapa muokata entistä parempia viljelykasveja helposti ja nopeasti.

Viime vuonna kiinalaistutkija muokkasi luvattomassa kokeessa jopa ihmisalkioita. Koekaniineina toimineiden kaksostyttöjen dna:ta muutettiin niin, etteivät he periaatteessa voi koskaan sairastua aidsiin.

Crispr-cas9 on siis valtavan monipuolinen työkalu, mutta se voi aiheuttaa muutoksia dna:ssa myös muualla kuin kohdealueella.

 

”Tekniikka on hieno juttu ja alamme kokeilla sitä heti.”

Nyt Harvardin ja MIT:n yhteisen Broad-instituutin tutkijat ovat viilanneet menetelmää paremmaksi. Uuden prime-muokkauksen takana on alan huippututkijan David Liun laboratoriossa tutkijatohtori Andrew Anzalone yhdessä Liun muun tutkimusryhmän kanssa.

Kuten koulusta muistamme, dna on kaksoiskierre eli siinä on kaksi juostetta, joiden välissä emäsparit kulkevat kuin tikapuun puolat. Crispr leikkaa auki dna:n molemmat juosteet, mutta uusi prime-tekniikka katkaisee vain toisen.

”Solu ei tykkää, kun dna katkeaa kokonaan, ja se yrittää kiireellä paikata vauriota. Tutkijat haluaisivat, että solu siirtäisi paikalle malliksi tuodun dna-palasen, mutta aina näin ei käy, koska solulla on kiire”, sanoo Helsingin yliopiston dosentti, perinnöllisyyslääkäri Kirmo Wartiovaara.

Uusi tekniikka välttää nämä riskit ja on tarkempi, koska dna:ta ei katkaista kokonaan.

”Siitä avataan vain toinen puoli ja siihen liitetään tutkijan suunnittelemasta ja solulle tarjoilemasta synteettisestä rna:sta käänteiskopioinnilla tehtyä uutta dna:ta”, Wartiovaara sanoo.

Solu siis itse neuloo muokatun kohdan ehjäksi tutkijoiden antaman rna-mallin mukaan sen sijaan, että dna:han yritettäisiin liimata kokonainen, valmis dna-pätkä ja toivoa sen yhdistyvän oikein.

Wartiovaara kertoo, että hänen tutkimusryhmänsä on jo tilannut uudet muokkaustyökalut.

”Tekniikka on hieno juttu ja alamme kokeilla sitä heti.”

Prime-muokkauksen luoneet tutkijat ovat muokanneet menetelmällä laboratoriossa ihmisen soluja ja hiiren aivosoluja.

Tutkijat korjasivat solujen perimästä esimerkiksi sirppisoluanemiaa ja Tay-Sachsin tautia aiheuttavat geenimutaatiot. Kokeet osoittivat, että muokkaus aiheutti solujen perimään vähemmän oheismuutoksia kuin perinteinen crispr.

Rajoitteena on kuitenkin, että primellä voi tehdä vain lyhyitä muutoksia. Nyt pisin lisäys dna:han oli 44 emäsparin pituinen, ja pisimmillään dna:sta saatiin poistettua 80 emäsparin pätkä. Perinteisellä crisprillä voidaan tehdä isompiakin muokkauksia, ja se voi edelleen olla parempi työkalu geenien vaimentamiseen.

Näiden lisäksi Liun laboratoriossa on aiemmin kehitetty tekniikka, jolla pystytään vaihtamaan yksittäisiä dna:n emäspareja toisiin. Tutkijoilla on nyt siis aiempaa enemmän erikokoisia veitsiä ja skalpelleja dna:n leikkelyyn ja korjaamiseen.

 

”Korjauksen onnistumisen todennäköisyys kasvaa huomattavasti.”

Helsingin yliopiston koe-eläinkeskuksen muuntogeeniyksikön johtaja, dosentti Satu Kuure on myös innoissaan uudesta prime-tekniikasta.

”Tämä on erittäin lupaava ja merkittävä parannus crispr-cas9-menetelmiin. Korjauksen onnistumisen todennäköisyys kasvaa huomattavasti”, Kuure sanoo.

Kuure muistuttaa, että tekniikkaa on kokeiltu vasta tietyntyyppisillä soluilla. Vielä ei tiedetä ollenkaan, miten se käyttäytyy koe-eläimissä saati ihmisen elimistössä. Tarvitaan vielä paljon lisää kokeita. Tutkimusartikkelin perusteella tekniikka näyttää kuitenkin lupaavalta.

Uuden tekniikan pohjana oleva crispr-cas9-muokkaustekniikka on itsessäänkin ollut aivan mullistava keksintö. Se tullaan varmasti aikanaan palkitsemaan Nobelilla.

”Nyt toivottavasti on taas kyseessä suuri harppaus perimän muokkauksen maailmassa”, Kuure sanoo.

Ota kaikki irti Hesarista
HS Digillä saat kaikki Hesarin digisisällöt käyttöösi

Kommentit

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Ei vielä nimellä kirjoitettuja kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    • Juuri nyt
    • Päivä
    • Viikko
    1. 1

      Leikkauspotilaan koko veri vaihdettiin kylmään suolaveteen – Yhdysvalloissa tehty hoitokokeilu voi tulevaisuudessa pelastaa potilaan, joka muuten todennäköisesti kuolisi

    2. 2

      Viekö väärä ulkonäkö työn? Eeva-Kaisa Metsola on poikkeuksellinen näky, eikä hän suostu tinkimään tyylistään edes työpaikan vuoksi

      Tilaajille
    3. 3

      Tutkijat kehittivät uuden tavan määrittää, miten vanha koira on ihmisten iässä – Laskuri kertoo tuloksen lemmikille

    4. 4

      Postin lakko vaikuttaa myös asumiseen: Jenni Timonen uhkaa jäädä vauvansa kanssa kodittomaksi, koska pankki ja vuokranantaja eivät jousta

    5. 5

      Tutkijat löysivät mullistavan keinon estää maapalloa uhkaavia hyönteisten joukkokuolemia: Sammuttakaa valot

    6. 6

      Helsingin seutua odottaa maanantaina liikennekaaos – Nämä alueet lakko rampauttaa pahiten

    7. 7

      Millintarkka tiedemies vai naisia vihaava tasa-arvon vastustaja? Evoluutiopsykologi Markus J. Rantalan teoriat naisista ja parinmuodostuksesta saavat monet raivoihinsa

      Tilaajille
    8. 8

      Peteliuksen anteeksipyynnöstä syntyi rönsyilevä somevääntö, kun ihmiset olivat täysin eri mieltä kaikesta ja kaikesta muustakin

    9. 9

      Antti Rinne lupasi kieltää työehto­shoppailun, mutta sellainen laki olisi ”juridisesti aivan mahdoton”, sanoo asiantuntija

    10. 10

      Useita valmisleipiä vedetään pois markkinoilta listeriavaaran vuoksi

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Viekö väärä ulkonäkö työn? Eeva-Kaisa Metsola on poikkeuksellinen näky, eikä hän suostu tinkimään tyylistään edes työpaikan vuoksi

      Tilaajille
    2. 2

      Millintarkka tiedemies vai naisia vihaava tasa-arvon vastustaja? Evoluutiopsykologi Markus J. Rantalan teoriat naisista ja parinmuodostuksesta saavat monet raivoihinsa

      Tilaajille
    3. 3

      Kiinasta tilattujen väärennettyjen Canada Goose -untuvatakkien sisältä on paljastunut haisevia ja mätäneviä ankan osia

    4. 4

      Postin lakko vaikuttaa myös asumiseen: Jenni Timonen uhkaa jäädä vauvansa kanssa kodittomaksi, koska pankki ja vuokranantaja eivät jousta

    5. 5

      Helsingin keskustan arvoasunnot jäävät tyhjilleen yhä useammin: Jo joka kolmas on vailla vakituista asukasta

    6. 6

      Helsingin poliisille tehty useita tutkintapyyntöjä vanhoista tv-sarjoista

    7. 7

      Helsingin seutua odottaa maanantaina liikennekaaos – Nämä alueet lakko rampauttaa pahiten

    8. 8

      Alastomuus häviää somesta, se johtuu kiistellystä amerikkalaisesta laista, joka ulottaa vaikutuksensa nyt myös suomalaisten elämään

    9. 9

      Pääkaupunkiseudun bussi­liikenne halvaantuisi, risteilylaivoja jäisi satamaan – Grafiikka näyttää, miten lakot uhkaavat laajentua maanantaina

    10. 10

      Kolmen lapsen hengen vaatineen Levin mökkipalon onnettomuustutkinta valmistui: ”Tulosten pitäisi kiinnostaa kaikkia, jotka vuokraavat mökkejä”

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Natalia Salmela seisoi teininä leipä­jonossa mutta omistaa nyt 31-vuotiaana hulppean loft-asunnon Helsingistä

      Tilaajille
    2. 2

      Viekö väärä ulkonäkö työn? Eeva-Kaisa Metsola on poikkeuksellinen näky, eikä hän suostu tinkimään tyylistään edes työpaikan vuoksi

      Tilaajille
    3. 3

      Jätkäsaaren palkituista taloista muutetaan pois mystisten oireiden vuoksi, omistaja kiistää ongelmat

      Tilaajille
    4. 4

      Noituudesta on tullut osa uutta feminismiä – selvitimme miksi

      Tilaajille
    5. 5

      Tuore video näyttää: Hermosoluteknologian lisäksi maailman nuorimpana yliopistosta valmistuva Laurent Simons, 9, tykkää koirastaan ja Fortnite-pelistä

    6. 6

      Moni tuntee ihmisen, joka haluaa olla aina oikeassa – Psykoterapeutti neuvoo, miten pätijän kanssa pärjää

      Tilaajille
    7. 7

      Raamattu-siteeraus voi olla rikos, sanoo valtakunnan­syyttäjä: ”Ei pyhien kirjojen avulla saa loukata toisen ihmisarvoa”

    8. 8

      ”Anteeksi, äitini on ulkomaalainen”: HS:n kirjeenvaihtajan lapsi muutti Pekingiin ja on jo joutunut rauhoittelemaan paikallisia kiinaksi

    9. 9

      Patologina Auschwitzissa toiminut juutalaislääkäri kuvaa Josef Mengelen toiminnan järjettömyyden ja säälimättömyyden rehellisesti

    10. 10

      Japanilaiset ovat pakkautuneet miljoona­kaupunkeihin, mutta niiden ulkopuolella avautuvat valtavat metsät – HS:n erikoisartikkeli vie japanilaiseen metsäterapiaan

      Tilaajille
    11. Näytä lisää