Нова алатка за манипулација со гените
Тоа е многу флексибилна техника што истражувачите можат да ја користат за лесно менување на изразувањето на гените за подобро разбирање на нивната функција.
Што точно е CRISPR?
CRISPR се залага за класифицирани редовно-пресечени кратки палиндромски повторувања - неверојатно здодевно име за возбудлива технологија. Зошто досадно име? Тоа е затоа што, кога тие првпат беа откриени во доцните 1980-ти во бактериите, никој не знаеше за што беа потребни кратките делови од повторената ДНК одделени со случаен ДНК секвенци. Тие беа само некои чудни карактеристики во геномната ДНК на некои бактерии.
Таа траеше речиси 20 години додека Џенифер Дудна од Универзитетот во Калифорнија сфати дека овие секвенци се исти со делови од одредени вирусни ДНК кои ги инфицирале бактериите. Како што се покажа, CRISPR секвенците беа еден вид имунолошки систем за бактериите.
Како работи?
Doudna и нејзиниот соработник, Емануел Шарпентие, на крајот откриле дека, кога биле заразени со вирус, бактериите што ги имале овие кратки повторувачки ДНК парчиња кои соодветствувале на вирусна ДНК ќе ги искористат за да направат РНК што се врзува за ДНК на инвазивниот вирус.
Потоа, второто парче РНК направено од случаен ДНК што ги одвоило CRISPR повторувањата, се поврзало со протеин наречен Cas9. Овој протеин ќе го разложи вирусната ДНК и го инактивира вирусот.
Истражувачите брзо сфатија дека би можеле да ја искористат оваа способност на CRISPR да ги пресечат специфичните ДНК секвенци за да ги исфрлат гените.
Додека постојат и други техники, како што се нуклеази на цинк прсти и TALENS кои можат да се користат за насочување и намалување на специфични локации во геномната ДНК, овие пристапи се потпираат на гломазни протеини за насочување на алтернациите кон специфичните региони во ДНК. Тешко е да се дизајнира и изврши модификација во голем обем со многу гени кои ги користат овие претходни пристапи.
Што го прави толку корисно?
Системот CRISPR се потпира само на две кратки парчиња RNA: оној што се совпаѓа со целниот регион на ДНК, а втората се врзува за протеин наречен Cas9. Всушност, сепак, излегува дека и двете овие кратки парчиња на РНК можат да се комбинираат во двофункционална еднонасочна РНК молекула која и е насочена кон специфична секвенца на ДНК и го регрутира протеинот за расцепување Cas9. Ова значи дека Cas9 протеинот и еден краток дел од РНК, кој е 85 базни долги, е сè што е потребно за да се намали ДНК во скоро било каде во геномот. Релативно е едноставно да се воведе ДНК за да се произведе една водилка РНК и Cas9 протеинот речиси сите клетки кои го прават CRISPR општо применлив.
Сепак, погодното насочување не е единствената предност на технологијата CRISPR над другите TALENS и цинковите прсти. Системот CRISPR исто така е многу поефикасен од овие алтернативни пристапи.
На пример, групата на Харвард открила дека CRISPR избришал таргетиран ген во 51% -79% од случаите, додека ефикасноста на TALENS била помала од 34%. Поради оваа висока ефикасност, друга група беше во можност да ја користи CRISPR технологијата за директно да ги исфрли гените во ембрионските глувци за да произведе трансгенски глувци во една генерација. Стандардниот пристап бара неколку генерации на одгледување за да се добие мутација во двете копии на целниот ген.
Што друго може да стори?
Освен бришење на ген, некои групи, исто така, сфатија дека, со неколку намени, системот може да се користи за други видови генетски манипулации. На пример, на почетокот на 2013 година, група од МИТ покажа дека CRISPR може да се користи за вметнување на нови гени во геномна ДНК. Набргу потоа групата во UCSF користеше модифицирана верзија на системот наречена CRISPRi за да го потисне изразувањето на целните гени во бактериите.
Неодамна, група на Универзитетот Дјук, исто така, постави варијација на системот за активирање на групи на гени. Неколку групи, исто така, сега работат со варијации на овие пристапи за прикажување на голем број гени одеднаш за да дознаат кој е вклучен во различни биолошки одговори.
Сјајна нова играчка на генетско инженерство
Секако, постои огромна возбуда за оваа нова алатка за генетски инженеринг и брзање да се примени за различни апликации. Сепак, сè уште постојат предизвици кои треба да се надминат и, како што често се случува со новата технологија, потребно е време за да се утврди каде се ограничувањата. Истражувачите на Харвард, на пример, откриле дека насочувањето на CRISPR можеби не е толку прецизно колку што првично мислело. Нецелосните ефекти на комплексот CRISPR може да доведат до ненамерни промени при менување на ДНК.
И покрај предизвиците, сепак, CRISPR јасно покажа огромен потенцијал за олеснување на промена на геномната ДНК која ќе им помогне на истражувачите побрзо да разберат како функционираат десетици илјади гени во човечкиот геном. Ова само има важни импликации за подобрување на третманот на болеста и дијагнозата. Понатаму, со дополнителен развој, самата технологија може да биде корисна за новиот тип на терапија. Може да обезбеди нов пристап за генска терапија . Сепак, овие напредоци се далеку. За сега, тоа е само возбудливо да се види на брзиот развој на оваа нова алатка за истражување и размислува за видовите на експерименти што може да им овозможи.
(Објавено: 30 септември 2013)