De fleste celler i menneskekroppen har to genetiske biblioteker; den ene i kjernen og den andre inne i strukturer kalt mitokondrier.
Samarbeidene fra flere forskningsgrupper har ført til en prosess som en dag vil tillate forskere å endre instruksjonene som utgjør det "andre" genomet til en celle og potensielt behandle en rekke sykdommer.
Det molekylære grunnlaget for dette revolusjonerende genredigeringsverktøyet er DddA-toksinet som skilles ut av bakterien Burkholderia cenocepacia for å drepe andre mikrober når konkurransen om ressurser blir alvorlig.
Forskere ved University of Washington har vært interessert i giftstoffet en stund, og oppdaget at det konverterer en nukleinsyrebase kalt cytosin til en annen som ofte finnes i RNA kalt uracil.
Dette er ikke første gang forskere har henvendt seg til bakterievåpen for ledetråder for hvordan de kan innstille DNA på denne måten. Faktisk har en hel familie med såkalte deaminaseenzymer allerede blitt brukt i genteknologi.
Et forskerteam ved MIT har kombinert deaminase med kodeutveksling med CRISPR-teknologi, som innebærer å bruke en RNA-mal for å identifisere sekvensen og deretter bruke enzymer for å gjøre endringer.
Dette er ikke for mye av problemet hvis du vil gjøre endringer for å duplisere DNA-tråder i noe så innbydende som kjernen i en celle. Men å endre RNA-maler over den selektive mitokondrielle membranen er ikke lett.
Dette skyldes det faktum at mitokondrier for mer enn en milliard år siden var organismer, og over tid har de utviklet seg, og delte ansvaret for å bryte ned glukose med celler.
Salgsfremmende video:
Heldigvis hadde DddA-toksinet den unike evnen til å endre begge DNA-strengene, og banet vei for CRISPR - og dens tungvint RNA-mal - til fordel for alternative metoder for å målrette sekvensen du ønsker å endre.
Denne klassen av enzymer kan tilpasses for å søke etter spesifikke nukleinsyre-koder og deres separasjon. Akkurat det som trengs for innføring av et giftstoff som erstatter cytosin.
Sammen med DddA kan et spesialdesignet enzym finne målsekvensen i mitokondriene og konvertere alt cytosin det finner til uracil, som deretter blir transformert til en lignende DNA-spesifikk ryggrad kalt timin.
Akkurat som mutasjoner i kjernefysisk DNA kan forårsake en lang rekke helsemessige forhold, kan mutasjoner i mitokondrielle gener også være problematiske, noe som påvirker alt fra hjerneutvikling til muskelvekst, energinivå, metabolisme og immunitet.
Forskningen er publisert i tidsskriftet Nature.
