Ekip, gen düzenleyici proteinleri daha güvenli hale getirmek amacıyla yeniden tasarlamak için AlphaFold AI'yı kullanıyor

DNA'yı seçici olarak hedefleyen, sistemlerin bozulmasından birkaç yıl sonra, gen düzenlemeye dayalı ilk tedavileri gelişmeye başlıyoruz. Bu gelişmelerin karşılaşılan zorluklardan biri güvenliktir. Bu düzenlemelerin genleri oldukça özel hale getirebilmek için insan genomunu çok büyük ve en nadir DNA dizileri bile tesadüfen birkaç kez ortaya çıkabilir.

Sonuç olarak, tüm orijinal gen düzenleme sistemleri, hedef etkiler olarak sunulan bilinen oranlara ait belirtiler; bu etkilerde, bunlarda yanlış diziyi yürütülenler. Bu düşük olasılıklı bir olay olabilir, ancak yeterli sayıda hücreyi düzenlerseniz (ve terapilerin genellikle çok sayıda düzenleme yapması gerekir) ve hatalar kaçınılmaz hale gelir.

Hedef dışı düzenlemeleri en az indirmenin veya ortadan kaldırmanın bağlantılarını bulmak için çok çaba harcandı. Nature dergisinin yakın tarihli bir sürümünün özellikleri, hedef etkilerden sorumlu olan gen kapsamlı protein aksamlarının temel bozulmasının belirlenmesine yardımcı olmak için AI protein katlama yazılımı AlphaFold'un değiştirildiğini açıkladı. Bu alanlar daha sonra sorunları azaltmak için değiştirildi.

Yorumlar Google'ın AlphaFold'u, gen düzenleme proteininin hangi bölümlerinin hatalarının yol açmasını belirlemeye yardımcı olabilir. Google'ın AlphaFold'u, gen düzenleme proteininin hangi bölümlerinin hatalara yol açtığını belirlemeye yardımcı olabilir. DNA'yı seçici olarak hedef alabilen sistemlerin keşfinden birkaç on yıl sonra, gen düzenlemeye dayalı ilk tedavileri görmeye başlıyoruz.

Bu gelişmelerin karşılaştığı zorluklardan biri güvenliktir. Bunları düzenlemek istediğimiz gene oldukça özel hale getirebilsek de insan genomu çok büyüktür ve nadir DNA dizileri bile tesadüfen birkaç kez ortaya çıkabilir. Sonuç olarak, tüm orijinal gen düzenleme sistemleri, hedef dışı etkiler olarak adlandırılan bilinen oranlara sahipti; bu etkilerde, bunlar basitçe yanlış diziyi düzenlediler.

Gen düzenleme sistemlerinin üç temel bileşeni vardır. Birincisi, hedeflenen genom dizisiyle baz eşleşmesi yapabilen kılavuz RNA'dır.

Hepsi aynı geni hedef alan çok sayıda kılavuz RNA tasarlamak mümkündür; bu nedenle sistemi daha güvenli hale getirmenin bir yolu, diğer genomik konumlarla pek fazla benzerlik taşımayan dizileri seçmektir. Bu artık gen düzenleme sisteminin temel tasarım sürecinin bir parçası olarak yaygın şekilde kullanılıyor. İkinci bileşen ise adını CRISPR sisteminin Cas9 proteininden alan bir Cas proteinidir.

Hem kılavuz RNA hem de genomik RNA ile etkileşime girer ve etkileşimlerin özgüllüğünün güçlendirilmesine yardımcı olur. RNA ve DNA arasındaki baz eşleşmesinde çok fazla uyumsuzluk varsa Cas9 (veya diğer Cas ailesi üyeleri) oraya yapışmayacaktır. Çeşitli yaklaşımlar, hedef dışı düzenlemeleri etkinleştirme eğilimini azaltan Cas ailesi üyelerinin iyileştirilmesine yol açtı.

Sistemin son anahtar bileşeni, DNA'ya bağlandığında Cas9 ile etkileşime giren ve DNA'yı değiştiren proteindir. Orijinal CRISPR sisteminde bu, çift sarmalın her iki telini de keserek kontrol edilmesi zor bir hasara neden olur. Araştırmacılar o zamandan beri diğer proteinleri Cas9 ile etkileşime girecek şekilde değiştirdiler, ancak DNA'da tek bir bazın kesilmesi veya baz çiftlerinin nasıl oluştuğunu değiştiren kimyasal modifikasyonlar yapmak gibi daha ince değişiklikleri katalize ettiler.

Genel olarak, kılavuz RNA'lar ile genom arasındaki baz eşleşmesinin uzunluğu yaklaşık 18 baz uzunluğundadır. Bunun rastgele DNA dizilerinde yaklaşık 70 milyar bazda yalnızca bir kez ortaya çıkması gerekir ve genomumuz yalnızca yaklaşık 3 milyar bazdan oluşur. Bu ölçüye göre iyi olmalıyız.

Ancak Cas9'un DNA'ya yapışma yeteneğini kaybetmeden az sayıda yanlış eşleştirilmiş bazı tolere edebildiği ortaya çıktı. Varyasyonların tolere edildiği bazların tam sayısı ve konumu bir miktar değişiklik gösterebilir, bu da hangi kılavuz RNA'ların tehlike oluşturabileceğinin önceden belirlenmesini zorlaştırır. Güvenliği artırmanın bir yolu, bu hedef dışı etkileşimlerin nasıl gerçekleştiğini daha iyi anlamaktır.

Çin'deki çeşitli kurumlarda bulunan yeni çalışmanın arkasındaki ekip, yaklaşımlarını önceden düşündü. Mükemmel uyumlu bir DNA-RNA hibriti tek bir yapıya sahip olurken, bir veya daha fazla yanlış eşleştirilmiş bazı olan hibrit biraz farklı bir yapıya sahip olacaktır.