CRISPR: Isang Bagong Tool para sa Manipulation ng Gene

Kamakailang mga siyentipiko ay nakahanap ng isang kapana-panabik na bagong tool na kung saan upang makagawa ng DNA. Ang CRISPR Ang sistema ay walang kinalaman sa pagpapanatiling sariwa sa iyong mga gulay sa refrigerator. Ito ay ang acronym para sa pinakabagong sistema upang manipulahin ang genomic DNA sa halos anumang hayop. Natuklasan ng mga mananaliksik o puksain ang mga gene, pinipigil ang pagpapahayag ng gene, at up-regulate na mga gene upang madagdagan ang pagpapahayag sa teknolohiya ng CRISPR. Ito ay isang napaka-kakayahang umangkop na pamamaraan na maaaring gamitin ng mga mananaliksik upang madaling baguhin ang pagpapahayag ng mga gene upang mas mahusay na maunawaan ang kanilang function.

Ano ang Eksaktong Ay CRISPR?

Ang ibig sabihin ng CRISPR Clustered Regular-Interspaced Short Palindromic Repeats -Ang hindi kapani-paniwalang pangalan ng pagbubutas para sa isang kapana-panabik na teknolohiya. Bakit ang nakakapagod na pangalan? Ito ay sapagkat, nang una nilang natuklasan noong huling bahagi ng 1980s sa bakterya, walang nakakaalam kung ano ang pinaghihiwalay ng mga maikling pag-urong ng paulit-ulit na DNA sa pamamagitan ng random sequence ng DNA. Sila ay ilang kakaibang katangian sa genomic DNA ng ilang bakterya.

Kinailangan ito ng halos 20 taon hanggang sa naisip ni Jennifer Doudna sa Unibersidad ng California na ang mga pagkakasunud-sunod na ito ay tumutugma sa mga bahagi ng ilang mga viral DNA na nahawaan ng bakterya. Tulad nito, ang mga pagkakasunud-sunod ng CRISPR ay isang uri ng immune system para sa bakterya.

Paano Ito Gumagana?

Ang Doudna at ang kanyang kolaborador, si Emmanuelle Charpentier, ay tuluyang nagawa na, kapag nahawahan ng isang virus, ang bakterya na may maikling mga paulit-ulit na piraso ng DNA na tumutugma sa viral DNA ay gagamitin ang mga ito upang gawing RNA na nakagapos sa DNA ng invading virus. Pagkatapos, isang pangalawang piraso ng RNA na ginawa mula sa random na DNA na naghiwalay ng CRISPR na uulit na nakipag-ugnayan sa isang protinang tinatawag na Cas9. Ang protina na ito ay makakaapekto sa virus ng DNA at i-activate ang virus.

Mabilis na natanto ng mga mananaliksik na maaari nilang samantalahin ang kakayahan ng CRISPR na ihiwalay ang mga tukoy na mga pagkakasunud-sunod ng DNA upang magpatumba ng mga gene. Habang may iba pang mga diskarte, tulad ng mga nucleases ng daliri ng tsa at TALENS na maaaring magamit upang i-target at i-cut ang mga partikular na lokasyon sa genomic DNA, ang mga pamamaraang ito ay umaasa sa mga malalaking protina upang ma-target ang mga alternation sa mga partikular na rehiyon sa DNA. Mahirap na mag-disenyo at magsagawa ng pagbabago sa isang malaking sukat na may maraming mga gene na gumagamit ng mga naunang mga pamamaraang ito.

Ano ang Ginagawang Napakalaking Kapaki-pakinabang?

Ang sistema ng CRISPR ay umaasa lamang sa dalawang maikling piraso ng RNA: isang tumutugma sa naka-target na rehiyon ng DNA, at isang pangalawang na nagbubuklod sa isang protinang tinatawag na Cas9. Sa katunayan, gayunpaman, lumilitaw na ang dalawang maiikling mga piraso ng RNA ay maaaring isama sa isang dual-function single-guide Molekyul ng RNA na parehong nagta-target ng isang tukoy na pagkakasunud-sunod ng DNA at nagre-recruit ng Cas9 clearing protein. Nangangahulugan ito na ang protina ng Cas9 at isang maikling piraso ng RNA na 85 base ang haba ay ang lahat ng kailangan upang mapunit ang DNA sa halos kahit saan sa genome.

Ito ay medyo simple upang ipakilala ang DNA upang makagawa ng isang single-guide RNA at ang Cas9 protein halos lahat ng mga cell na ginagawa ang CRISPR sa pangkalahatan ay naaangkop.

Gayunpaman, ang madaling pag-target ay hindi lamang ang bentahe ng teknolohiya ng CRISPR sa iba pang mga TALENS at mga daliri ng zinc. Ang sistema ng CRISPR ay mas mahusay kaysa sa mga alternatibong pamamaraan. Halimbawa, natagpuan ng grupo sa Harvard na tinanggal ng CRISPR ang isang naka-target na gene sa 51% -79% ng mga kaso, samantalang ang kahusayan ng TALENS ay mas mababa sa 34%. Dahil sa mataas na kahusayan na ito, isa pang grupo ang gumamit ng teknolohiya ng CRISPR upang direktang magpatumba ng mga gene sa mga embryonic mice upang makagawa ng transgenic na mga daga sa isang solong henerasyon.

Ang standard na diskarte ay nangangailangan ng ilang mga henerasyon ng pag-aanak upang makuha ang pagbago sa parehong mga kopya ng isang naka-target na gene.

Ano ang Magagawa Nito?

Bilang karagdagan sa pagtanggal ng isang gene, ang ilang mga grupo ay may natanto na, na may ilang mga alternations, ang sistema ay maaaring gamitin para sa iba pang mga uri ng genetic pagmamanipula. Halimbawa, sa simula ng 2013, isang grupo mula sa MIT ay nagpakita na ang CRISPR ay maaaring gamitin upang magpasok ng mga bagong gen sa genomic DNA. Ilang sandali matapos na ang isang grupo sa UCSF ay gumagamit ng isang binagong bersyon ng sistema na tinatawag na CRISPRi upang mapigilan ang pagpapahayag ng mga target na mga gene sa bakterya. Higit pang mga kamakailan lamang, ang isang grupo sa Duke University ay nag-set up din ng isang pagkakaiba-iba ng sistema upang maisaaktibo ang mga hanay ng mga gene.

Ang ilang grupo ay nagtatrabaho rin ngayon sa mga pagkakaiba-iba ng mga pamamaraang ito upang i-screen ang mga malalaking numero ng mga gene nang sabay-sabay upang malaman kung alin ang nasasangkot sa iba't ibang mga biological na tugon.

Ang Makintab na Bagong Laruang ng Genetic Engineering

Totoong, may napakalaking kaguluhan tungkol sa bagong tool na ito para sa genetic engineering at ang apurahan upang magamit ito para sa iba't ibang mga application. Gayunpaman, mayroon pa ring ilang mga hamon na kailangang mapagtagumpayan at, tulad ng madalas ang kaso ng bagong teknolohiya, kinakailangan ng ilang sandali upang magtrabaho kung saan ang mga limitasyon. Halimbawa, nakita ng mga mananaliksik sa Harvard na ang pagta-target ng CRISPR ay maaaring hindi tumpak na naisip ng una. Off-target Ang mga epekto ng komplikadong CRISPR ay maaaring humantong sa mga hindi nilalayong pagbabago kapag binabago ang DNA.

Gayunman, sa kabila ng mga hamon, ang CRISPR ay malinaw na nagpakita ng napakalaking potensyal upang mapadali ang pagbabago ng genomic DNA na tutulong sa mga mananaliksik na mas mabilis na maunawaan kung paano ang libu-libong mga genes sa function ng genome ng tao. Ang nag-iisa ay may mahalagang implikasyon para sa pagpapabuti ng paggamot at diagnosis ng sakit. Dagdag dito, na may karagdagang pag-unlad, ang teknolohiya mismo ay maaaring maging kapaki-pakinabang para sa isang nobelang uri ng therapeutics. Maaari itong magbigay ng isang bagong diskarte para sa gene therapy. Gayunpaman, ang mga paglago na ito ay isang paraan.

Sa ngayon, nakakapanabik lamang na panoorin ang mabilis na pag-unlad ng bagong tool na ito sa pananaliksik at pag-isipan ang mga uri ng mga eksperimento na maaaring pahintulutan nito.

(Nai-post: Septiyembre 30, 2013)