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Il sistema ad alto rendimento può regolare l’espressione genica per il trattamento dell’anemia falciforme, la beta talassemia

Gli scienziati del St. Jude Children’s Research Hospital hanno sviluppato un sistema integrato ad alto rendimento per comprendere meglio ed eventualmente manipolare l’espressione genica per trattare disturbi come l’anemia falciforme e la beta talassemia. La ricerca appare oggi sulla rivista Nature Genetics.

I ricercatori hanno utilizzato il sistema per identificare dozzine di elementi regolatori del DNA che lavorano insieme per regolare il passaggio dall’espressione dell’emoglobina fetale all’espressione dell’adulto. Il metodo può essere utilizzato anche per studiare altre malattie che coinvolgono la regolazione genica.

Gli elementi regolatori, chiamati anche interruttori genetici, sono sparsi in tutte le regioni non codificanti del DNA. Queste regioni non codificano i geni e costituiscono circa il 98% del genoma. Gli elementi hanno una varietà di nomi – potenziatore, inibitore, tampone e altro – ma i geni specifici che li regolano, il modo in cui gli elementi regolatori lavorano insieme e le risposte ad altre domande non erano chiare.

Senza un sistema ad alto rendimento, l’identificazione degli elementi organizzativi chiave è spesso molto lenta “.

Yongqing, Ph.D., autore corrispondente dello studio, Dipartimenti di ematologia, Ospedale di ricerca per bambini di St. Jude

Mitchell Weiss, MD, PhD, cattedra di ematologia, coautore.

“Ad esempio, nonostante decenni di ricerca, sono stati identificati meno della metà degli elementi regolatori e delle varianti genetiche associate che rappresentano i livelli di emoglobina fetale”, ha detto Cheng.

La modifica accurata fornisce dettagli di base su Regolazione dell’espressione genica

Il nuovo sistema combina algoritmi di previsione bioinformatica e uno strumento di modifica della base dell’adenina con test per misurare come l’editing genico essenziale influisce sull’espressione genica. L’editing di base funziona in modo più accurato rispetto ai tradizionali strumenti di modifica genetica come CRISPR / Cas9, cambiando una singola lettera nell’alfabeto del DNA di quattro lettere con alta efficienza senza creare inserimenti o delezioni più grandi.

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I ricercatori hanno utilizzato l’editor di base ABEmax per eseguire 10156 modifiche specifiche di 307 elementi regolatori che avrebbero dovuto influenzare l’espressione dell’emoglobina fetale. L’espressione può modulare la gravità dei disturbi dell’emoglobina come l’anemia falciforme. Le alterazioni hanno cambiato le basi del DNA: adenina e timina in guanina e citosina. Lo studio si è concentrato sugli elementi regolatori nei geni BCL11A, MYB-HBS1L e KLF1 e sui geni globinici beta-simili.

Utilizzando questo approccio, gli scienziati hanno convalidato i pochi elementi regolatori noti dell’espressione dell’emoglobina fetale e ne hanno identificati molti nuovi.

Fonte:

Riferimento alla rivista:

Cheng, L. Et al. (2021) Mappatura mononucleotidica degli elementi di regolazione del DNA che controllano l’espressione dell’emoglobina fetale. Nature Genetics. doi.org/10.1038/s41588-021-00861-8.