Naujas ginklų manipuliavimo įrankis
Tai yra labai lankstus metodas, kurį mokslininkai gali naudoti norėdami lengvai pakeisti genų išraišką, kad geriau suprastumėte jų funkciją.
Kas yra CRISPR?
CRISPR reiškia klasterizuotus reguliariai tarpinius trumpus palindrominius pasikartojimus - tai neįtikėtinai nuobodus pavadinimas, įdomi technologija. Kodėl gaila vardas? Taip yra todėl, kad, kai bakterijos pirmą kartą buvo atrastos devintojo dešimtmečio pabaigoje, niekas nežinojo, kokios yra atsitiktinės DNR sekos atskiros pakartotinės DNR dalys. Tai buvo tik keista požyma kai kurių bakterijų genominėje DNR.
Praėjo beveik 20 metų, kol Jennifer Doudna Kalifornijos universitete suprato, kad šios sekas atitinka tam tikrų virusinių DNR dalių, kurios užkrėšė bakterijas. Kaip paaiškėjo, CRISPR sekos buvo tam tikros imuninės sistemos bakterijoms.
Kaip tai veikia?
Doudna ir jos bendradarbis, Emmanuelle Charpentier, galų gale išsiaiškino, kad virusas užkrėstas bakterijomis, turinčiomis šiuos trumpus kartojančius DNR gabalus, kurie atitiko viruso DNR, jie naudotų juos, kad būtų sukurta RNR, jungianti invazinio viruso DNR.
Tada antroji RNR dalis, pagaminta iš atsitiktinės DNR, kuri atskiria CRISPR pakartoja, sąveikauja su baltymu, pavadinimu Cas9. Šis baltymas suskaido viruso DNR ir inaktyvina virusą.
Tyrėjai greitai suvokė, kad gali pasinaudoti šia CRISPR galimybe atskirti konkrečias DNR sekas, kad išnyktų genai.
Nors yra ir kitų metodų, tokių kaip cinko pirštų nukleazės ir TALENS, kurie gali būti naudojami konkrečioms genomo DNR vietoms spręsti ir supjaustyti, tokie metodai remiasi dideliais kiekiais baltymų, skirtų nukreipti į specifinius DNR regionus. Sunku suprojektuoti ir atlikti didelės apimties modifikavimą su daugybe genų, naudojant šiuos ankstesnius metodus.
Kas daro tai taip naudinga?
CRISPR sistema remiasi tik dviem trumpomis RNR formomis: viena atitinka tikslinę DNR regioną, o antroji - susieta su baltymu "Cas9". Iš tikrųjų, tačiau paaiškėja, kad abi šios trumpos RNR dalys gali būti sujungtos į dvigubos funkcijos vienkrypčią RNR molekulę, kuri abu nukreipia į konkrečią DNR seką ir įdarbina Cas9 skilimo baltymą. Tai reiškia, kad Cas9 baltymas ir vienas trumpas RNR gabalas, kuris yra 85 bazės ilgio, yra tik tas, kuris reikalingas DNR iškirpimui beveik visur genome. Gana paprasta DNR pavaizduoti, kad gautų vienkartinę RNR ir Cas9 baltymą beveik bet kurioms ląstelėms, kurios paprastai taiko CRISPR.
Tačiau patogus taikymas nėra vienintelis CRISPR technologijos privalumas, palyginti su kitais TALENS ir cinko pirštais. CRISPR sistema taip pat yra daug efektyvesnė nei šie alternatyvūs metodai.
Pavyzdžiui, Harvardo grupė nustatė, kad CRISPR išbraukė tikslinį geną 51-79% atvejų, o TALENS efektyvumas buvo mažesnis nei 34%. Dėl šios didelio efektyvumo, kita grupė sugebėjo naudoti CRISPR technologiją, kad tiesiogiai išstumtų genus embrioninėse pelėse, gaminant vienos kartos transgenines pelas . Standartinis metodas reikalauja, kad pora kartos veisimo metu gautų mutaciją abiejose tikslinio geno kopijose.
Kas dar gali tai padaryti?
Be genomo ištrynimo, kai kurios grupės taip pat suprato, kad naudojant keletą kartų sistema gali būti naudojama kitoms genetinės manipuliacijos rūšims. Pavyzdžiui, 2013 m. Pradžioje MIT grupė parodė, kad CRISPR gali būti naudojamas norint į genominę DNR įtraukti naujus genus. Netrukus po to UCSF grupė naudojo modifikuotą CRISPRi dubliuojamos sistemos versiją, norėdama susilpninti tikslinių genų ekspresiją bakterijose.
Visai neseniai Duke universiteto grupė taip pat sukūrė sistemos variantą, norint įjungti genų rinkinius. Kelios grupės taip pat dabar dirba su skirtingais šių metodų metodais, norėdami ekrane rodyti daugybę genų, kad išsiaiškintumėte, kuris iš jų yra susijęs su skirtingais biologiniais atsakymais.
Naujas žaislas genetinės inžinerijos
Žinoma, yra didžiulė jaudulys dėl šio naujo genų inžinerijos įrankio ir skubėjimo jį pritaikyti įvairioms programoms. Tačiau vis dar yra keletas iššūkių, kuriuos reikia įveikti, ir, kaip dažnai pasitaiko naujosiomis technologijomis, trunka šiek tiek laiko išsiaiškinti, kur yra apribojimai. Pavyzdžiui, Harvardo mokslininkai nustatė, kad taikymas pagal CRISPR gali būti ne toks tikslus, kaip iš pradžių minėta. CRISPR komplekso netikslinis poveikis gali sukelti nenumatytus pokyčius keičiant DNR.
Nepaisant sunkumų, CRISPR aiškiai parodė didelį potencialą palengvinti genomo DNR pakeitimą, kuris padės mokslininkams greičiau suprasti, kaip veikia dešimtys tūkstančių žmogaus genomo genų. Tai vienintelis turi svarbų poveikį gerinant ligos gydymą ir diagnozę. Be to, papildomai plėtojant, pati technologija gali būti naudinga naujos rūšies terapijai. Tai gali būti naujas požiūris į genų terapiją . Tačiau šie avansai yra būdai. Šiuo metu yra tiesiog įdomu stebėti sparčią šio naujo tyrimo įrankio plėtrą ir pagalvoti apie eksperimentų tipus, kuriuos ji gali leisti.
(Paskelbta 2013 m. Rugsėjo 30 d.)