Një mjet i ri për manipulimin e gjeneve
Është një teknikë shumë fleksibile që hulumtuesit mund të përdorin për të ndryshuar lehtësisht shprehjen e gjeneve për të kuptuar më mirë funksionin e tyre.
Çfarë është saktësisht CRISPR?
CRISPR qëndron për Riprodhimet e Shkurtra Palindromike të Grupuara të Rregullta-Ndërmjetësuara-në një emër tepër të mërzitshëm për një teknologji emocionuese. Pse emri i lodhshëm? Është për shkak se, kur u zbuluan së pari në fund të viteve 1980 në bakteret, askush nuk e dinte se çfarë ishin shtrirjet e shkurtra të ADN-së të përsëritura të ndara nga sekuenca të rastësishme të ADN-së. Ata ishin vetëm një veçori e çuditshme në ADN gjenomike të disa baktereve.
U deshën gati 20 vjet derisa Jennifer Doudna në Universitetin e Kalifornisë kuptoi se këto sekuenca përputheshin me pjesë të ADN-së virale të caktuara që infektonin bakteret. Siç doli, sekuencat CRISPR ishin një lloj sistemi imunitar për bakteret.
Si punon?
Doudna dhe bashkëpunëtori i saj, Emmanuelle Charpentier, përfundimisht zbuluan se kur infektuar nga një virus, bakteret që kishin këto copa të shkurtra të ADN-së që përputheshin me ADN-në virale, do t'i përdorin ato për të bërë ARN që lidhej me ADN-në e virusit pushtues.
Pastaj, një pjesë e dytë e ARN-së e bërë nga ADN-ja e rastit që ndante recetat e CRISPR ndërvepronin me një proteinë të quajtur Cas9. Kjo proteinë do të lidhë virusin e ADN-së dhe do të inaktivojë virusin.
Studiuesit shpejt e kuptuan se mund ta shfrytëzonin këtë aftësi të CRISPR për të prerë sekuenca specifike të ADN-së për të hedhur gjene.
Ndërsa ka teknika të tjera, të tilla si nukleaze të zinkut dhe TALENS që mund të përdoren për të synuar dhe prerë vendndodhjet specifike në ADN gjenomike, këto qasje bazohen në proteina të rënda për të synuar ndryshimet në rajonet specifike të ADN-së. Është e vështirë të hartohet dhe të kryhet modifikimi në një shkallë të gjerë me shumë gjene duke përdorur këto qasje më herët.
Çfarë e bën kaq të dobishëm?
Sistemi CRISPR mbështetet vetëm në dy pjesë të shkurtra të ARN: një që përputhet me rajonin e shënjestruar të ADN-së dhe një të dytë që lidhet me një proteinë të quajtur Cas9. Në të vërtetë, megjithatë, del se të dyja këto pjesë të shkurtër të ARN mund të kombinohen në një molekulë RNA me një funksion të dyfishtë që të dyja synon një sekuencë të veçantë të ADN-së dhe rekruton proteinë e shkëputjes Cas9. Kjo do të thotë se proteina Cas9 dhe një pjesë e shkurtër e ARN që është 85 baza e gjatë është e gjitha që nevojitet për të prerë një ADN pothuajse kudo në gjenom. Është relativisht e thjeshtë të prezantohet ADN për të prodhuar një RNA të vetme udhëzuese dhe proteina Cas9 pothuajse çdo qelizë që e bën CRISPR përgjithësisht të zbatueshëm.
Sidoqoftë, targetimi i përshtatshëm nuk është përparësia e vetme e teknologjisë CRISPR mbi gishta të tjerë TALENS dhe zink. Sistemi CRISPR është gjithashtu shumë më efikas se këto qasje alternative.
Për shembull, një grup në Harvard zbuloi se CRISPR fshi një gjen të shënjestruar në 51% -79% të rasteve, ndërsa efikasiteti TALENS ishte më pak se 34%. Për shkak të kësaj efikasiteti të lartë, një grup tjetër ishte në gjendje të përdorte teknologjinë CRISPR për të hedhur drejtpërdrejt gjene në minj embrionale për të prodhuar minj transgjenike në një gjeneratë të vetme. Qasja standarde kërkon disa breza të mbarështimit për të marrë mutacion në të dy kopjet e një gjeni të synuar.
Çfarë tjetër mund të bëjë?
Përveç fshirjes së një gjeni, disa grupe kanë kuptuar gjithashtu se, me disa alternime, sistemi mund të përdoret për llojet e tjera të manipulimit gjenetik. Për shembull, në fillim të vitit 2013, një grup nga MIT tregoi se CRISPR mund të përdoret për të futur gjene të rinj në ADN gjenomike. Menjëherë pas kësaj një grup në UCSF përdori një version të modifikuar të sistemit të quajtur CRISPRi për të shtypur shprehjen e gjeneve të synuara në baktere.
Kohët e fundit, një grup në Universitetin Duke gjithashtu krijoi një variant të sistemit për të aktivizuar grupet e gjeneve. Disa grupe gjithashtu po punojnë me ndryshimet e këtyre qasjeve për të zbuluar një numër të madh gjenesh në të njëjtën kohë për të kuptuar se cili është i përfshirë në përgjigje të ndryshme biologjike.
Lodra e Shiny New e Inxhinierisë Gjenetike
Sigurisht, ekziston një eksitim i madh në lidhje me këtë mjet të ri për inxhinierinë gjenetike dhe nxitimin për ta aplikuar atë për një shumëllojshmëri aplikimesh. Sidoqoftë, ka ende disa sfida që duhet të kapërcehen dhe, siç është shpesh rasti me teknologjinë e re, nevojitet një kohë për të gjetur se ku janë kufizimet. Hulumtuesit në Harvard, për shembull, kanë gjetur se synimi i CRISPR mund të mos jetë aq i saktë sa që mendohet fillimisht. Efektet e kundërveprimit të kompleksit CRISPR mund të çojnë në ndryshime të paqëllimshme kur ndryshojnë ADN-në.
Përkundër sfidave, CRISPR qartë ka treguar potencial të madh për të lehtësuar ndryshimin e ADN-së gjenomike që do t'u ndihmojë hulumtuesve më shpejt të kuptojnë se si funksionojnë dhjetëra mijëra gjene në gjenomë njerëzore. Kjo vetëm ka implikime të rëndësishme për përmirësimin e trajtimit të sëmundjes dhe diagnozën. Më tej, me zhvillim shtesë, vetë teknologjia mund të jetë e dobishme për një lloj të ri terapish. Mund të ofrojë një qasje të re për terapinë gjenetike . Sidoqoftë, këto përparime janë një rrugë e lirë. Tani për tani, është vetëm emocionuese të shikosh zhvillimin e shpejtë të këtij mjeti të ri kërkimi dhe të mendosh për llojet e eksperimenteve që mund të lejojë.
(Dërguar më: 30 shtator 2013)