Ново средство за манипулацију генима
То је веома флексибилна техника коју истраживачи могу користити да би лако променили израз гена како би боље разумели њихову функцију.
Шта је тачно ЦРИСПР?
ЦРИСПР се залаже за груписане регуларно-интерспацед кратке палиндромске репетације - невероватно досадан назив за узбудљиву технологију. Зашто мучено име? То је зато што су, када су први пут откривени крајем осамдесетих година прошлог века у бактеријама, нико није знао за које су кратке делове поновљене ДНК раздвојене случајним ДНК секвенцама. Били су само нека чудна особина у геномској ДНК неких бактерија.
Било је потребно скоро 20 година док Јеннифер Доудна на Калифорнијском универзитету није схватила да су ови секвенци одговарали деловима одређене вирусне ДНК која је заразила бактерију. Као што се испоставило, ЦРИСПР секвенце су били нека врста имуног система за бактерије.
Како то функционише?
Доудна и њен сарадник Еммануелле Цхарпентиер су на крају сагледали да су бактерије које су имале краткотрајне ДНК комаде које су одговарале вирусној ДНК, када су заражене вирусом, користиле како би направиле РНК која се везала за ДНК инвазивног вируса.
Затим, други комад РНК направљен од случајне ДНК која је раздвојила ЦРИСПР поновите интеракције са протеином названим Цас9. Овај протеин би растворио вирусну ДНК и инактивирао вирус.
Истраживачи су брзо схватили да могу искористити ову способност ЦРИСПР-а да прекасе одређене ДНК секвенце како би избацили гене.
Иако постоје друге технике, као што су нуклеазе прстена цинка и ТАЛЕНС које се могу користити за циљање и исецање специфичних локација у геномској ДНК, ови приступи се ослањају на гомилане протеине како би циљали на алтернативу специфичним регионима у ДНК. Тешко је дизајнирати и извршити модификације у великој мери са много гена који користе ове раније приступе.
Шта то чини тако корисним?
Систем ЦРИСПР се ослања само на два кратка дела РНК: онај који одговара циљани ДНК региону, а други који се везује за протеин назван Цас9. Заправо, испоставља се да се оба ова кратка дела РНК могу комбиновати у дуал-функционални једносмерни РНК молекул који оба циља на специфичну секвенцу ДНК и регрутира Цас9 растерећујући протеин. То значи да је Цас9 протеин и један кратак комад РНК-а који је 85 базних дужина све што је потребно за смањивање ДНК на скоро свугде у геному. Релативно је једноставно увести ДНК да би произвела јединствену РНК и Цас9 протеин скоро било које ћелије чинећи ЦРИСПР опћенито примјенљивим.
Међутим, погодно циљање није једина предност ЦРИСПР технологије у односу на друге ТАЛЕНС и цинкове прсте. ЦРИСПР систем је такође много ефикаснији од ових алтернативних приступа.
На пример, група на Харварду је открила да је ЦРИСПР избрисао циљани ген у 51% -79% случајева, док је ТАЛЕНС ефикасност била мања од 34%. Због ове високе ефикасности, друга група је могла да користи ЦРИСПР технологију како би директно избацила гене у ембрионске мишеве како би произвела трансгенске мишеве у једној генерацији. Стандардни приступ захтева пар генерација узгоја да би добили мутацију у обе копије циљаног гена.
Шта друго може да уради?
Поред брисања гена, неке групе су такође схватиле да се, уз неколико промјена, систем може користити за друге врсте генетске манипулације. На примјер, почетком 2013. године, група из МИТ-а је показала да се ЦРИСПР може користити за убацивање нових гена у геномску ДНК. Убрзо након тога, група у УЦСФ-у је користила модификовану верзију система названог ЦРИСПРи, ради потискивања експресије циљних гена у бактеријама.
Недавно је група на Универзитету Дуке поставила и варијацију система за активирање скупова гена. Неколико група сада ради на варијацијама ових приступа како би снимано велики број гена одједном како би сазнали који је укључен у различите биолошке одговоре.
Сјајна нова играчка генетичког инжењерства
Свакако, постоји огромно узбуђење у вези са овим новим алатом за генетски инжењеринг и журбом да се примени за различите примене. Међутим, и даље постоје неки изазови које треба превазићи и, како је често случај са новом технологијом, потребно је неко вријеме да се поставе гдје су ограничења. Истраживачи на Харварду, на примјер, утврдили су да циљање ЦРИСПР-а можда није толико прецизно колико је у почетку мислило. Спољни ефекти комплекса ЦРИСПР могу довести до нежељених промена приликом измене ДНК.
Упркос изазовима, ипак, ЦРИСПР јасно показује огроман потенцијал да олакша измену геномске ДНК која ће помоћи истраживачима да брзо схвате како десетине хиљада гена у људском геному функционишу. Ово само има важне импликације за побољшање лечења болести и дијагнозе. Надаље, с додатним развојем, сама технологија може бити корисна за нову врсту терапије. Може да обезбеди нови приступ за генску терапију . Међутим, ови напредови су начин на који су искључени. За сада је узбудљиво гледати брзи развој овог новог истраживачког алата и размишљати о врстама експеримената које то може дозволити.
(Објављено: Септембар 30, 2013)