צוות מאוניברסיטת מונטנה סטייט פרסם השבוע מחקר שמראה כיצד ניתן לערוך RNA, בן דודו הכימי הקרוב ל-DNA, באמצעות CRISPRs. העבודה חושפת תהליך חדש בתאים אנושיים שיש לו פוטנציאל לטיפול במגוון רחב של מחלות גנטיות.
החוקרים הפוסט-דוקטורנטים ארטם נמודרי ואנה נמודריה ערכו את המחקר לצד בלייק וידנהפט, פרופסור במחלקה למיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא במכללה לחקלאות של MSU. המאמר, שכותרתו "תיקון של הפסקות RNA מונחות CRISPR מאפשר כריתת RNA ספציפית לאתר בתאים אנושיים", פורסם באינטרנט ביום חמישי בכתב העת מַדָע ומהווה את ההתקדמות האחרונה בחקירה המתמשכת של הצוות של יישומי CRISPR להנדסה גנטית ניתנת לתכנות.
CRISPR, ראשי תיבות של Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, היא סוג של מערכת חיסון שחיידקים משתמשים בה כדי לזהות וירוסים ולהילחם בהם. וידנהפט, אחד מחוקרי ה-CRISPR המובילים במדינה, אמר שהמערכת שימשה במשך שנים לחיתוך ועריכת DNA, אך יישום טכנולוגיה דומה ל-RNA הוא חסר תקדים. עריכת DNA משתמשת בחלבון הקשור ל-CRISPR בשם Cas9, בעוד שעריכת RNA דורשת שימוש במערכת CRISPR אחרת, הנקראת סוג-III.
בעבודה הקודמת שלנו, השתמשנו ב-CRISPR מסוג III כדי לערוך RNA ויראלי במבחנה. אבל תהינו, האם אנחנו יכולים לתכנת מניפולציה של RNA בתא אנושי חי?"
ארטם נמודרי, חוקר פוסט-דוקטורט, המחלקה למיקרוביולוגיה וביולוגיה של התא במכללה לחקלאות של MSU
כדי לחקור את השאלה הזו, הצוות תכנת חלבוני CRISPR מסוג III לחתוך RNA המכיל מוטציה שגורמת לסיסטיק פיברוזיס, ומשחזר את תפקוד התא.
"היינו בטוחים שנוכל להשתמש במערכות CRISPR אלה כדי לחתוך RNA בצורה ניתנת לתכנות, אבל כולנו הופתענו כשרצנו את ה-RNA והבנו שהתא תפר את ה-RNA בחזרה באופן שהסיר את המוטציה", אמר. וידנהפט.
Nemudryi ציין כי RNA חולף בתוך התא; זה כל הזמן נהרס ומוחלף.
"האמונה הכללית היא שאין טעם בתיקון RNA", אמר. "השערנו ש-RNA יתוקן בתאים אנושיים חיים, והתברר שזה נכון".
וידנהפט הדריך את שני החוקרים הפוסט-דוקטורנטים מאז הגעתם ל-MSU לפני כמעט שש שנים, ואמר כי ההשפעה של תרומתם המדעית תוביל להתקדמות משמעותית ומתמשכת.
"העבודה שנעשתה על ידי ארטם ואנה מעידה על כך שתיקון RNA עשוי להיות היבט בסיסי של הביולוגיה וכי רתימת הפעילות הזו עשויה להוביל לתרופות מצילות חיים חדשות", אמר וידנהפט. "ארטם ואנה הם שניים מהמדענים המבריקים ביותר שנתקלתי בהם, ואני בטוח שלעבודתם תהיה השפעה מתמשכת על האנושות".
לעריכת RNA יש יישומים חשובים בחיפוש אחר טיפולים במחלות גנטיות, אמר נמודרי. RNA הוא עותק זמני של ה-DNA של התא, המשמש כתבנית. מניפולציה של התבנית על ידי עריכת DNA עלולה לגרום לשינויים נלווים בלתי רצויים ועלולים להיות בלתי הפיכים, אבל מכיוון ש-RNA הוא עותק זמני, הוא אמר, עריכות שנעשו הן למעשה הפיכות ונושאות הרבה פחות סיכון.
"אנשים השתמשו ב-Cas9 כדי לשבור את ה-DNA וללמוד כיצד תאים מתקנים את השברים הללו. לאחר מכן, בהתבסס על הדפוסים הללו, הם שיפרו את עורכי Cas9", אמר Nemudraia. "כאן, אנחנו מקווים שכך יקרה גם עם עריכת RNA. יצרנו כלי שמאפשר לנו ללמוד כיצד התאים מתקנים את ה-RNA שלהם, ואנו מקווים להשתמש בידע הזה כדי להפוך את עורכי ה-RNA ליעילים יותר".
בפרסום החדש, הצוות מראה שניתן להסיר בהצלחה מה-RNA מוטציה הגורמת לסיסטיק פיברוזיס. אבל זו רק אחת מאלפי מוטציות ידועות שגורמות למחלות. השאלה כמה מהם ניתן לטפל בטכנולוגיית עריכת ה-RNA החדשה הזו תנחה את העבודה העתידית של Nemudryi ו-Nemudraia כאשר הם מסיימים את הכשרת הפוסט-דוקטורט שלהם ב-MSU ויתכוננו לתפקידי סגל באוניברסיטת פלורידה בסתיו הקרוב. שניהם זיכו את ווידנהפט כמנטור משנה חיים.
"בלייק לימד אותנו לא לפחד מבדיקת רעיונות כלשהם", אמר נמודראיה. "כמדען, אתה צריך להיות אמיץ ולא לפחד להיכשל. עריכה ותיקון של רנ"א הם ה-terra incognita. זה מפחיד אבל גם מרגש. אתה מרגיש שאתה עובד על הקצה של המדע, דוחף את הגבולות למקום שבו אין לאף אחד היה בעבר."
