עריכת גנים מדויקים היא קריטית לטיפול במחלות גנטיות, מכיוון שהיא מאפשרת תיקון ממוקד של מוטציות ספציפיות. צוות מחקר קוריאני הפך לראשון בעולם שהעצים באופן משמעותי את היעילות הנמוכה של מנגנון עריכת גנום מפתח-הידוע כ- Recombination הומולוגי (HR)-על ידי הגדרת אוטופאגיה, תהליך טבעי בו תאים.
הצוות של ד"ר היי ג'ין נאם במכון המחקר של קוריאה לטכנולוגיה כימית (KRICT), בשיתוף פעולה עם הפרופסורים דונג היון ג'ו וסנגסו ביי במכללה הלאומית לרפואה באוניברסיטה בסאול, מצא כי אוטופאגיה אינדיוקציה באמצעות חסך תזונתי או עכבה mTOR משפרת באופן ניכר את היעילות של HRISPOLD- CRISPOLD THRIPOLD THREPOLD. הטכניקה קיבלה תוקף בהצלחה בתאים הנגזרים מהמטופלים הנושאים מוטציות גנטיות ובמודלים של בעלי חיים חיים, מה שמסמן צעד משמעותי לקראת יישום שיטה זו במסגרות טיפוליות.
טכנולוגיית CRISPR-CAS9 פועלת על ידי יצירת הפסקות גדילים כפולות (DSB) ב- DNA כדי לאפשר עריכת גנים. עם זאת, מרבית ההפסקות הללו מתוקנות בתהליך המועבר לשגיאות שנקרא קצה לא-הומולוגי הצטרפות (NHEJ), מה שמציג לעתים קרובות מוטציות לא מכוונות. לעומת זאת, רקומבינציה הומולוגית (HR) היא צורה מדויקת יותר של תיקון DNA-אך היא מתרחשת לעתים רחוקות, מה שמקשה על עריכת דיוק. מאמצים קודמים לשפר את פעילות ה- HR, כמו אפנון מחזור התא או עיכוב NHEJ, הוגבלו על ידי רעילות ותאימות לקויה בין מערכות מגוונות.
בחשד כי Autophagy עשויה לקדם את השימוש ב- HR על מסלולי תיקון המועדים לטעויות, צוות המחקר חקר את השפעתו על עריכת גנים. כאשר אוטופגיה הופעלה-על ידי רעב תזונתי או טיפול במעכבי mTOR-היעילות של עריכה מבוססת HR עלתה ב- 1.4 עד 3.1 פעמים על פני גני יעד שונים וגדלי תוספת DNA. לעומת זאת, תאים שאינם מסוגלים לעבור אוטופגיה לא הראו שיפור כזה, מה שמדגיש את תפקידה המהותי של אוטופגיה בקידום תיקון גנום מדויק.
אפילו גרסאות חלופיות של CRISPR, כמו Nickase CAS9 (NCAS9) ו- CAS9 DEAD (DCAS9), הראו שיפור בביצועי העריכה בתנאים אוטופגיים. זה מצביע על כך שהאסטרטגיה חלה באופן נרחב על פני פלטפורמות עריכת גנים שונות. ניתוח נוסף העלה כי אוטופאגיה שיפרה את הצטברות חלבוני תיקון ה- DNA הקשורים ל- HR במתחם CAS9, מה שעשוי לסייע בפעילות תיקון ישיר לעבר תוצאות מדויקות יותר.
בניסויים המשתמשים בתאים הנגזרים מהמטופלים הנושאים מוטציות בגן MPZL2 המקושר לאובדן שמיעה-השיטה הובילה לביטוי מוגבר של הגן המתוקן עד פי שלושה. צוות המחקר בדק גם את הגישה במודלים של עכברים. כאשר בוצעה עריכת גנים ברשתית העכבר, אינדוקציה של Autophagy הובילה לשיפור פי שלושה ביעילות העריכה. זה מאשר כי האסטרטגיה פועלת לא רק בתאים מתורבתים אלא גם באורגניזמים חיים.
מחקר זה הוא הראשון שמדגים כי אוטופאגיה יכולה לשפר את הדיוק של עריכת הגנום הן בתאים אנושיים והן במודלים של בעלי חיים. הממצאים מציעים מסלול חדש קדימה לטיפולי גנים, ומציע דרך בטוחה ויעילה יותר לשכתב בדיוק רצפים גנטיים פגומים.
ד"ר נאם הצהיר, "מינוף אוטופאגיה כדי לשפר את השילוב ההומולוגי מייצג אסטרטגיה פורצת דרך להתגבר על מגבלות המפתח בטכנולוגיות עריכת גנים עכשוויות." נשיא קריקט יאנג-קוק לי הוסיף, "הישג זה משפר משמעותית את היעילות ואת הבטיחות של עריכת הגנום ומסמן אבן דרך חשובה בקידום טיפולי דיוק."
יצירה זו פורסמה במחקר חומצות גרעין (אם: 16.7) באפריל 2025.
