Nyt studie peger på potentielt kvantespring for genterapi

Når noget går galt i vores DNA, kan det føre til en genfejl eller til udviklingen af en række sygdomme såsom kræft, muskelsvind og Huntingtons sygdom. Men udviklingen af genteknologier såsom CRISPR-Cas9, som er en slags molekylær saks, der kan klippe i vores DNA, har vist sig at være en game changer i behandlingen og forebyggelsen af netop de sygdomme. Og nu har forskere ved Aarhus Universitet måske fundet en metode til at gøre DNA-teknologien endnu bedre ved hjælp af kunstig intelligens (AI). En mere præcis saks kan potentielt føre til bedre behandlingsmuligheder for patienter med gensygdomme, forklarer Yonglun Luo, leder af forskningsprojektet og professor ved Institut for Biomedicin ved Aarhus Universitet.

“CRISPR er en fantastisk teknologi, men vi oplever til tider, at der sniger sig nogle små fejl ind i dens klip, og disse små fejl fører til små og uønskede ændringer i dna-sekvensen. Ved at udvikle et mindre og mere præcist værktøj kaldet »base editing« er forskere nu kommet lidt tættere på at kunne korrigere genfejl, som fører til sygdomme, og derved åbnes der op for, at vi kan udvikle nye og bedre behandlingsmuligheder for – og måske endda helbrede – en række genetiske sygdomme i fremtiden.”

AI banede vejen for opdagelsen af et mere præcist genredigeringsværktøj

I vores kroppe danner proteiner 3D strukturer, når de udfører deres funktioner. Forskerne ved AU brugte AI til at forudsige specifikke 3D-proteinstrukturer og derved opdage hundredvis af deaminase-lignende proteiner, som er en gruppe enzymer, der kan modificere byggesten i vores DNA, det der kaldes nukleotider.

Deaminase-lignende proteiner bruges ofte i en mere præcis form for genredigering, der kaldes ’base editing’, og det var det, som forskerne specifikt fokuserede på i dette projekt, siger professor Yonglun Luo.

”Kort fortalt kan base editing beskrives som en metode til at rette »stavefejl« i vores genetiske kode. Vores DNA består af fire byggesten, som hedder nukleotider, og nogle gange kan en enkelt forkert nukleotid føre til en gensygdom. Base editing sigter på at rette de fejl ved at ændre den forkerte nukleotid til den rigtige.”

Ved at finde og klippe i en mindre udgave af det specifikke deaminase-protein har forskere nu fået et mere præcist og effektivt genredigeringsværktøj.

“Det er et gennembrud indenfor proteinteknologien og baner vejen for nye muligheder indenfor design og manipulation af proteiner, der kan bruges i mange forskellige sammenhænge,” siger professor Yonglun Luo.

Kan også bruges til at forbedre afgrøder

Den banebrydende nye proteinteknologi kan også bruges af landbruget til afhjælpe nogle af de problemstillinger, de står overfor. Afgrøder kan være sårbare overfor sygdomme, skadedyr og andre miljømæssige faktorer, og landmændene leder til stadighed efter nye metoder til at beskytte deres afgrøder mod disse udfordringer. Og den nye teknologi kan muligvis også spille en stor rolle for landbrugssektoren, forklarer professor Yonglun Luo:

“I studiet lykkedes vi for første gang med at lave base editing i sojabønner. Det åbner op for genmodifikation af sojabønner og forbedret afgrøder, og hvis det så lykkes, kan det have stor betydning for landbrugssektoren, ved at vi kan øge plantens resistens og gøre den stærkere.”

Og måske kan vi endnu mere, siger professor Yonglun Luo.

»Tilgangen med at bruge AI til at forudsige proteinstrukturer kan også bruges til at opdage og modificere andre proteiner, og derved kan vi opnå en mere præcis genmodificering. Ved at bruge strategien til at arbejde med andre proteinfamilier eller specifikke mål kan forskere finde nye egenskaber og funktionaliteter, der kan bruges indenfor forskellige fagområder, såsom medicin, landbrug og bioteknologi.”

Professor Yonglun Luo og hans team håber nu på at kunne arbejde videre med deres forskning ved at lave opfølgende studier, der har fokus på at evaluere, hvor godt deres nyopdagelse virker indenfor en række sygdomsmodeller og celler. Hans håb er, at de kan klarlægge teknologiens potentiale i forhold til at korrigere for skadelige mutationer og fremme udviklingen af præcisionsmedicin.

Bag om forskningsresultatet

• Studietype: Grundforskning
• Samarbejdspartnere: Professor Caixiao Gao, State Key Laboratory of Plant Cell and Chromosome Engineering, Center for Genome Editing, Institute of Genetics and Developmental Biology, Innovation Academy for Seed Design, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China
• Læs mere i den videnskabelige artikel