Odkrit način za modificiranje mitohondrijskega genoma

Nature - Ameriški raziskovalci so odkrili način, kako usmerjeno spreminjati genom mitohondrijev, česar doslej še nismo znali. Odkritje je pomembna prelomnica v genskem inženiringu in odpira vrata tako za globlje raziskave mitohondrijev kot tudi zdravljenje bolezni, ki jih povzročajo defektni primerki.

Mitohondriji so bržkone najbolj poznani organeli v celici. Proizvajajo energijo, ki poganja naša telesa, zanimivi pa so tudi zato, ker imajo lasten genom, ki se dedno prenaša z jajčeci, torej po materini strani. Slednje hkrati pomeni možnost družinskega prenašanja genskih defektov in medicina pozna prek 150 s tem povezanih sindromov, ki na primer v Združenih državah letno prizadenejo nekaj tisoč otrok. Trenutno se s to težavo soočamo s pomočjo donorskih jajčnih celic pri in-vitro fertilizaciji, kar v efektu pomeni, da napravimo otroka treh staršev. Nekaj let znamo pokvarjene mitohondrije tudi tarčno uničevati, in sicer s pomočjo genske metode TALEN. Natančnih, usmerjenih sprememb v teh organelih pa doslej nismo znali početi, ker vseh orodij za genski inženiring nismo znali spraviti skozi njihovo membrano.

V najnovejši objavi v reviji Nature so sedaj ameriški raziskovalci z Washingtonske univerze v Seattlu in Inštituta Broad v massachuseškem Cambridgu opisali metodo, ki naposled odpira vrata naprednejšemu urejanju mitohondrijskega genoma. Povod je bilo odkritje toksina, s katerim se bakterija Burkholderia cenocepacia brani pred drugimi bakterijami. Eden od encimov tega strupa je namreč sposoben spreminjati posamezne nukleotidne baze, torej podobno kot CRISPRjev odvrtek base editing - le da zna to početi na dvojni vijačnici, urejanje baz pa zgolj na enojni. To pomeni, da v orodju za modifikacijo genov ni več treba tovoriti "škarij" za rezanje vijačnic Cas9 in molekul RNA za njihovo usmerjanje, ki jih ne znamo spraviti skozi mitohondrijsko membrano. Po drugi plati je bilo treba za praktično uporabo toksin ukrotiti, da ne bi napadal vsepovprek, kot to sicer počne. To so napravili tako, da so ga razdrli na dva dela, ki se usmerjeno združita samo na želenem mestu v genomu.

Metoda odpira vrata za zdravljenje defektnih organelov, čeprav avtorji odkritja poudarjajo, da nas do učinkovitih in varnih terapij za ljudi ločijo še mnoga leta razvoja. Prej se lahko nadejamo rabe na področju ustvarjanja živalskih modelov - to so živali, ki smo jim z genskim inženiringom spremenili organizme, da se v raznih podrobnostih obnašajo podobno kot človeški, kar omogoča verodostojnejše eksperimente pri raziskovanju človeških bolezni.