Nowy system edycji genów evoCAST, opracowany przez zespoły z Columbia University i Broad Institute, może zrewolucjonizować terapię genową. Technologia pozwala na precyzyjne wstawianie całych genów do konkretnych miejsc w genomie człowieka — bez ryzyka przypadkowych mutacji. Dla wielu chorób genetycznych to szansa na skuteczniejsze i bezpieczniejsze leczenie.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak działa evoCAST i czym różni się od CRISPR-Cas9.
- Dlaczego nowy edytor genów może zmienić podejście do leczenia chorób takich jak mukowiscydoza i hemofilia.
- Jakie biologiczne mechanizmy stoją za skutecznością evoCAST.
- Przed jakimi wyzwaniami technologicznymi stoi dziś terapia genowa z użyciem tej technologii.
Nowy system edycji genów z przełomową precyzją
Naukowcy z Columbia University oraz Broad Institute of MIT i Harvard ogłosili opracowanie nowego narzędzia do edycji genów — evoCAST. System ten umożliwia precyzyjne wstawianie całych genów w konkretne lokalizacje ludzkiego genomu bez wprowadzania niepożądanych zmian. Dla medycyny, a zwłaszcza terapii genowej, może to oznaczać jakościowy przełom.
Rozwiązanie zostało zaprezentowane 15 maja 2025 r. na łamach „Science” i od razu przyciągnęło uwagę środowiska biotechnologicznego. Wydajność edycji komórek osiąga obecnie poziom 30–40%, co kilkukrotnie przewyższa wcześniejsze wersje tego typu technologii.
Potrzeba, która napędza innowację
Dotychczas stosowane narzędzia, takie jak CRISPR-Cas9 czy wektory wirusowe, choć skuteczne, mają swoje ograniczenia. Pierwsze – wysoką precyzję, ale niską pojemność edycji. Drugie – możliwość przeniesienia całych genów, lecz przy braku kontroli nad miejscem ich integracji w genomie. evoCAST rozwiązuje ten fundamentalny problem, oferując „programowalność” – precyzyjne ukierunkowanie modyfikacji DNA.
To potencjalna zmiana gry dla pacjentów z chorobami wywoływanymi przez wiele różnych mutacji, jak mukowiscydoza czy hemofilia. Zamiast tworzyć osobne leki dla każdego wariantu mutacji, evoCAST może umożliwić jednoetapowe wprowadzenie zdrowego genu.
System inspirowany biologią bakterii
evoCAST wywodzi się z naturalnych systemów transpozycyjnych CAST, które bakterie wykorzystują do przenoszenia fragmentów DNA w obrębie swojego genomu. Kluczowa cecha — możliwość wstawienia dużych fragmentów DNA bez łamania struktury chromosomu — sprawia, że system nadaje się do edycji złożonych genów ludzkich.
Wstępną adaptacją CAST do warunków ludzkich komórek zajęło się laboratorium prof. Samuela Sternberga z Columbia University. Jednym z przełomowych etapów było wdrożenie technologii PACE, opracowanej przez zespół prof. Davida Liu z Broad Institute, która umożliwiła sztuczną ewolucję białek zwiększającą efektywność działania systemu.
Rewolucyjna wydajność dzięki PACE
Technologia PACE pozwoliła badaczom przeprowadzić setki pokoleń ewolucji enzymów z minimalnym udziałem człowieka. To właśnie dzięki tej metodzie udało się zwiększyć efektywność edytora z marginalnych wartości do poziomu 30–40% edytowanych komórek.
Zastosowanie PACE do ewolucji systemów CAST to nowy kierunek w doskonaleniu narzędzi terapii genowej, który wyznacza standardy na kolejne lata.
Wyzwania technologiczne: dostarczenie edytora do komórek
Pomimo sukcesów, twórcy evoCAST wskazują na jedno z głównych ograniczeń — skuteczny sposób dostarczenia edytora genów do właściwych komórek lub tkanek. To obecnie jedno z kluczowych zagadnień badawczych w całej dziedzinie terapii genowej.
Zespół planuje dalsze testy evoCAST w modelach komórkowych i zwierzęcych oraz optymalizację pozostałych komponentów systemu, by zwiększyć jego wydajność i bezpieczeństwo w kontekście klinicznym.
Krok ku terapiom genowym nowej generacji
evoCAST może okazać się jednym z najważniejszych kamieni milowych w historii terapii genowej. Jego precyzja i zdolność do integracji dużych fragmentów DNA bez losowych mutacji to cechy, które spełniają oczekiwania zarówno naukowców, jak i klinicystów. Choć droga do wdrożeń klinicznych jest jeszcze długa, to rok 2025 może być zapamiętany jako początek nowej ery w edycji ludzkiego genomu.
Główne wnioski
- evoCAST to nowy system edycji genów, który pozwala na precyzyjne wstawianie całych genów do określonych miejsc w ludzkim genomie
- Wydajność edycji osiąga poziom 30–40%, co stanowi istotny postęp w porównaniu z wcześniejszymi narzędziami
- System opiera się na transpozonach CAST oraz technologii PACE, które zwiększają precyzję i skuteczność edytora
- Największym wyzwaniem pozostaje opracowanie skutecznej metody dostarczania systemu evoCAST do komórek docelowych
Źródło:
- cuimc.columbia.edu
