ახალი ინსტრუმენტი გენური მანიპულირება
ეს არის ძალიან მოქნილი ტექნიკა, რომ მკვლევარებს შეუძლიათ გამოიყენონ გენების გამოხატვის ადვილად შეცვალონ თავიანთი ფუნქციის უკეთ გაგება.
რა არის CRISPR?
CRISPR იგულისხმება კლასტერული რეგულარულად- Interspaced მოკლე Palindromic იმეორებს - წარმოუდგენლად მოსაწყენი სახელი საინტერესო ტექნოლოგია. რატომ არის tedious სახელი? ეს იმიტომ, რომ როდესაც ისინი პირველად აღმოჩენილი იქნა 1980-იან წლებში ბაქტერიაში, არავინ იცოდა, რა იყო რამოდენიმე დნმ-ის მოკლე გადაჭიმული შემთხვევითი დნმ-ის თანმიმდევრობით. ისინი მხოლოდ რაღაც უცნაური ფუნქცია იყო ზოგიერთი ბაქტერიის გენომის დნმში.
თითქმის 20 წელი დასჭირდა, სანამ კალიფორნიის უნივერსიტეტში ჯენიფერ დიდნამ აღმოაჩინა, რომ ეს თანმიმდევრობები გარკვეულ ვირუსულ დნმ-ის ნაწილებს შეესაბამებოდა, რომლებიც ბაქტერიას ინფიცირებდნენ. როგორც აღმოჩნდა, CRISPR თანმიმდევრობით იყო ბაქტერიის იმუნური სისტემა.
როგორ მუშაობს?
დუდნმა და მისმა თანამშრომელმა ემანუელ შარპენიერმა საბოლოოდ შეიმუშავეს ის, რომ ვირუსით ინფიცირებულმა ბაქტერიებმა, რომლებსაც ვირუსული დნმ-სთან დაკავშირებული ეს მოკლემეტრაჟიანი დნმ-ის დარტყმები ჰქონდათ, გამოიყენებოდა რნმ -ის შექმნა, რომელიც შემოიჭრებოდა შემოჭრილი ვირუსის დნმ-ს.
შემდეგ, RNA- ს მეორე ნაწილისგან დამზადებული CRNAPR- ის განმეორებადი დნმ-ისგან, რომელიც კასპი 9-ის პროტეინს უკავშირდებოდა. ამ პროტეინს ვირუსის დნმ-ს გაყვანა და ვირუსების ინაქტივაცია ექნება.
მკვლევარებმა სწრაფად მიხვდნენ, რომ მათ შეუძლიათ გამოიყენონ CRISPR- ის შესაძლებლობები, რათა განისაზღვროს კონკრეტული დნმ-ის sequences to knock out genes.
მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს სხვა ტექნიკა, როგორიცაა თუთიის თითი nucleases და TALENS, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნეს კონკრეტული ადგილის მიზანმიმართულად და გაჭრაში გენომური დნმ-ში, ეს მიდგომა დნმ-ში კონკრეტული რეგიონების ალტერნატიულ ამოცანებზეა დამოკიდებული. ძნელია შეიმუშაოს და განახორციელოს მოდიფიკაცია ფართომასშტაბიანი მასშტაბით, ამ გენერირების გამოყენებით.
რა არის ეს სასარგებლო?
CRISPR სისტემა მხოლოდ რნმ-ს ორ მოკლე ნაწილზეა დამოკიდებული: ერთი, რომელიც მიზნად ისახავს მიზნობრივი დნმ-ის რეგიონის შემადგენელ ნაწილს და მეორე, რომელიც კუჭს უწოდებს ცილებს. სინამდვილეში, აღმოჩნდება, რომ ორივე ამ მოკლე რნმ-ს ცალი შეიძლება კომბინირებული იყოს ორმხრივად ერთჯერადი RNA მოლეკულაში, რომელიც ორივე მიზნად ისახავს კონკრეტული დნმ-ს თანმიმდევრობას და იღებს კასკატის cleaving protein. ეს იმას ნიშნავს, რომ კას9 ცილა და რნმ-ის მოკლე ნაწილაკი, რომელიც 85-ჯერ გრძელია, ყველა საჭიროა, რომ გენეტიკის თითქმის ნებისმიერ ადგილას დნმ-ის შემცირებაა საჭირო. შედარებით მარტივია, რომ დნმ-ს წარმოდგენა გამოვიყენოთ ერთი გიდების რნმ-ს და კას9 ცილების თითქმის ყველა უჯრედს, რომელიც უზრუნველყოფს CRISPR- ს.
თუმცა, მოსახერხებელი სამიზნე არ არის ერთადერთი უპირატესობა CRISPR ტექნოლოგიით სხვა TALENS და თუთიის თითები. CRISPR სისტემა ასევე ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ეს ალტერნატიული მიდგომები.
მაგალითად, ჰარვარდის ჯგუფმა დაადგინა, რომ CRISPR- მა მიზნის 51% -79% -ში სამიზნე გენის ამოღება გამოიწვია, ხოლო TALENS ეფექტურობა 34% -ზე ნაკლები იყო. ამ მაღალი ეფექტურობის გამო, სხვა ჯგუფმა შეძლო CRISPR ტექნოლოგიის გამოყენება პირდაპირ დაარღვიოს გენი ემბრიონის მაუსში, რათა წარმოედგინა ტრანსგენური მაუსები ერთ თაობაში. სტანდარტული მიდგომა ითხოვს რამდენიმე თაობის გენეაქტურის მიღებას მუტაციის მისაღებად სამიზნე გენის ორივე ასლიში.
რა შეიძლება გაკეთდეს?
გარდა ამისა, გენი წაშლა, ზოგიერთმა ჯგუფმა ასევე მიხვდა, რომ რამდენიმე ცვალებადობით, სისტემა შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა სახის გენეტიკური მანიპულირებისთვის. მაგალითად, 2013 წლის დასაწყისში, MIT- ის ჯგუფმა აჩვენა, რომ CRISPR შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ახალი გენების გენომური დნმ-ში ჩასასვლელად. ცოტა ხნის შემდეგ, UCSF- ზე ჯგუფმა გამოიყენა CRISPRi- ის შეცვლილი ვერსია, რომელიც ბაქტერიაში სამიზნე გენების გამოხატვის აღსაკვეთად გამოიყენებოდა.
ცოტა ხნის წინ, დიუკეის უნივერსიტეტმა ჯგუფმა შეიმუშავა სისტემის ვარიაცია გენების კომპლექტების გასააქტიურებლად. ახლა უკვე რამდენიმე ჯგუფი მუშაობს ამ მიდგომების ვარიაციებზე, რათა მოხდეს დიდი რაოდენობის გენების ეკრანიზაცია, რათა გაერკვეს, თუ რომელია ჩართული სხვადასხვა ბიოლოგიური პასუხებით.
ცისფერი ახალი სათამაშო გენეტიკური ინჟინერია
რა თქმა უნდა, დიდი შთაბეჭდილება მოახდინა გენეტიკური საინჟინრო ამ ახალი იარაღის შესახებ და გამოიქცევიან სხვადასხვა განაცხადებისთვის. თუმცა, ჯერ კიდევ არსებობს გარკვეული გამოწვევები, რომლებიც უნდა გადალახონ და, როგორც ხშირად, ახალი ტექნოლოგიების შემთხვევაში ხდება გარკვეული დროის განმავლობაში, როდესაც არსებობს შეზღუდვები. მაგალითად, ჰარვარდის მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ CRISPR- ის მიზანშეწონილობა არ შეიძლება იყოს ზუსტად ისე, როგორც თავდაპირველად ფიქრობდა. CRISPR კომპლექსის off- სამიზნე ეფექტი შეიძლება გამოიწვიოს გაუთვალისწინებელი ცვლილებები დნმ-ის შეცვლისას.
მიუხედავად გამოწვევებისა, CRISPR- მ ნათლად აჩვენა, რომ გენომური დნმ-ის ცვლილების ხელშეწყობის დიდი პოტენციალი, რაც მკვლევარებს უფრო სწრაფად გაიგებს, თუ როგორ აითვისებს ათობით ათასი გენები ადამიანის გენომის ფუნქციებში. ეს მარტო მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს დაავადების მკურნალობისა და დიაგნოსტიკის გასაუმჯობესებლად. გარდა ამისა, დამატებითი განვითარების, ტექნოლოგია შეიძლება სასარგებლო იყოს რომანის ტიპის თერაპიული. მას შეუძლია უზრუნველყოს ახალი მიდგომა გენური თერაპიისთვის . თუმცა, ეს მიღწევები არის გზები. ახლა კი, საინტერესოა, რომ ეს ახალი კვლევის ინსტრუმენტის სწრაფი განვითარება და ექსპერიმენტების ტიპების შესახებ ვიფიქროთ.
(გამოგზავნილია: სექტემბერი 30, 2013)