Un nou instrument pentru manipularea genelor
Este o tehnică foarte flexibilă pe care cercetătorii o pot folosi pentru a modifica cu ușurință expresia genelor pentru a înțelege mai bine funcția lor.
Ce este CRISPR exact?
CRISPR reprezintă o serie de repetiții palindromice scurte, grupate în mod regulat - un nume incredibil de plictisitor pentru o tehnologie interesantă. De ce numele obositor? Este pentru că, atunci când au fost descoperite pentru prima oară la sfârșitul anilor 1980 în bacterii, nimeni nu știa ce au fost scurtele întinderi de ADN repetat separate de secvențe de ADN aleatoare. Ele erau doar o trăsătură ciudată în ADN-ul genomic al unor bacterii.
A durat aproape 20 de ani până când Jennifer Doudna de la Universitatea din California a dat seama că aceste secvențe corespundeau unor părți ale unui anumit ADN viral care a infectat bacteriile. După cum sa dovedit, secvențele CRISPR au constituit un fel de sistem imunitar pentru bacterii.
Cum functioneazã?
Doudna și colaboratorul ei, Emmanuelle Charpentier, au descoperit în cele din urmă că, atunci când sunt infectate cu un virus, bacteriile care au avut aceste fragmente repetate de ADN care se potriveau cu ADN-ul viral, le-ar folosi pentru a face ARN - ul legat de ADN-ul virusului invadator.
Apoi, oa doua piesă de ARN produsă din ADN-ul aleator care a separat repetările CRISPR a interacționat cu o proteină numită Cas9. Această proteină ar descompune ADN-ul virusului și va inactiva virusul.
Cercetatorii au realizat rapid ca ar putea exploata aceasta capacitate a CRISPR pentru a distruge secvente specifice de ADN pentru a knock-out gene.
Deși există și alte tehnici, cum ar fi nucleasele cu deget de zinc și TALENS, care pot fi utilizate pentru a viza și a reduce locațiile specifice în ADN-ul genomic, aceste abordări se bazează pe proteine voluminoase pentru a viza alternanțele la anumite regiuni ale ADN-ului. Este dificil să se proiecteze și să se efectueze modificări pe scară largă, cu o mulțime de gene utilizând aceste abordări anterioare.
Ce face așa de util?
Sistemul CRISPR se bazează doar pe două fragmente scurte de ARN: una care se potrivește cu regiunea ADN vizată și o secundă care se leagă de o proteină numită Cas9. De fapt, totuși, se dovedește că ambele aceste fragmente scurte de ARN pot fi combinate într-o moleculă de ARN cu o singură ghidare cu două funcții, care ambele țintesc o secvență ADN specifică și recrutează proteina de scindare Cas9. Aceasta înseamnă că proteina Cas9 și o bucată scurtă de ARN cu lungimea de 85 de baze este tot ceea ce este necesar pentru a taia un ADN aproape oriunde în genom. Este relativ simplu să introduceți ADN pentru a produce un singur ARN -ghid și proteina Cas9 aproape orice celule care fac CRISPR în general aplicabile.
Cu toate acestea, direcționarea convenabilă nu este singurul avantaj al tehnologiei CRISPR față de alte degete TALENS și zinc. Sistemul CRISPR este, de asemenea, mult mai eficient decât aceste abordări alternative.
De exemplu, un grup de la Harvard a constatat că CRISPR a eliminat o genă vizată în 51% -79% din cazuri, în timp ce eficiența TALENS a fost mai mică de 34%. Datorită acestei eficiențe ridicate, un alt grup a reușit să utilizeze tehnologia CRISPR pentru a elimina direct genele la șoarecii embrionici pentru a produce șoareci transgenici într-o singură generație. Abordarea standard necesită câteva generații de reproducere pentru a obține mutația în ambele copii ale unei gene vizate.
Ce altceva poate face?
În plus față de ștergerea unei gene, unele grupuri și-au dat seama că, cu câteva modificări, sistemul poate fi utilizat și pentru alte tipuri de manipulare genetică. De exemplu, la începutul anului 2013, un grup de la MIT a arătat că CRISPR ar putea fi folosit pentru a introduce noi gene în ADN-ul genomic. La scurt timp după aceea, un grup la UCSF a folosit o versiune modificată a sistemului numit CRISPRi pentru a reprima expresia genelor țintă în bacterii.
Mai recent, un grup de la Universitatea Duke a stabilit și o variantă a sistemului pentru a activa seturi de gene. Mai multe grupuri lucrează, de asemenea, acum cu variații ale acestor abordări pentru a examina un număr mare de gene simultan pentru a afla care dintre acestea este implicată în diferite răspunsuri biologice.
Noua jucărie strălucitoare de inginerie genetică
Desigur, există o entuziasm extraordinar cu privire la acest instrument nou pentru ingineria genetică și graba de ao aplica pentru o varietate de aplicații. Cu toate acestea, există încă unele provocări care trebuie depășite și, așa cum se întâmplă adesea în cazul noilor tehnologii, este nevoie de o perioadă de timp pentru a stabili unde sunt limitele. Cercetătorii de la Harvard, de exemplu, au descoperit că direcționarea CRISPR poate să nu fie la fel de precisă cum sa crezut inițial. Efectele negative ale complexului CRISPR pot duce la modificări neintenționate atunci când modifică ADN-ul.
In ciuda provocarilor, cu toate acestea, CRISPR in mod clar a aratat un potential enorm de a facilita modificarea ADN-ului genomic care va ajuta cercetatorii mai rapid inteleaga modul in care zecile de mii de gene in functia genomului uman. Numai acest lucru are implicații importante pentru îmbunătățirea tratamentului bolii și a diagnosticării. În plus, cu o dezvoltare suplimentară, tehnologia în sine poate fi utilă pentru un tip nou de terapie. Aceasta poate oferi o nouă abordare pentru terapia genică . Cu toate acestea, aceste progrese sunt o cale de oprire. Pentru moment, este interesant să urmăriți dezvoltarea rapidă a acestui nou instrument de cercetare și să vă gândiți la tipurile de experimente pe care le-ar putea permite.
(Postat: 30 septembrie 2013)