Trwa swego rodzaju wyścig zbrojeń, podczas którego genetycy „przeszukują planetę” w poszukiwaniu alternatyw dla standardowej technologii CRISPR. W miarę jak nabiera tempa, edycja ludzkiego genomu okaże się plagą ludzkości. ⁃ Edytor TN
Narzędzie do edycji genów, które zrewolucjonizowało biologię, staje się jeszcze potężniejsze.
CRISPR, jak znany jest ten system, pozwala naukowcom celować i wycinać określoną sekwencję liter na nici DNA z niespotykaną precyzją. To otworzyło nowe możliwości leczenia chorób genetycznych, pomagając roślinom dostosować się do globalnego ocieplenia, a nawet zapobiegając rozprzestrzenianiu się malarii przez komary.
CRISPR składa się z dwóch podstawowych elementów. Pierwszy to kawałek RNA, który lokalizuje ustaloną sekwencję DNA w genomie organizmu, którą naukowcy chcą zmienić. Drugi to rodzaj białka zwanego enzymem, który przyczepia się do docelowej części DNA i dzieli go.
Cas9 jest enzymem konia pociągowego, ponieważ wykonuje schludne, tępe cięcie. Ale w ciągu ostatnich kilku lat naukowcy zaczęli szukać - i znaleźć - alternatywnych systemów CRISPR, które tną enzymy inne niż Cas9.
„Cas9 jest potężnym narzędziem, ale ma ograniczenia”, powiedział pionier CRISPR, Feng Zhang, bioinżynier z MIT i Broad Institute. „Każde z tych białek ma wady i zalety i razem pomagają nam stworzyć znacznie bardziej wszechstronne pudełko narzędzi”.
Niektóre z nowych enzymów Cas wycinają DNA na różne sposoby, co zwiększa prawdopodobieństwo, że niektóre zmiany będą działać. Inne enzymy są mniejsze, co pozwala naukowcom łatwiej wstawiać je do komórek.
„Różnorodność białek CRISPR jest wyjątkowo szeroka” - powiedział Benjamin Oakes, przedsiębiorca w Innovative Genomics Institute, wspólnym projekcie University of California w Berkeley i University of California w San Francisco. „Ewoluowały przez tysiąclecia, a natura opracowała setki, jeśli nie tysiące, które mogą zadziałać”.
W naturze bakterie wykorzystują tę technologię jako mechanizm obronny do wyszukiwania i niszczenia atakujących wirusów.
Bakterie przechowują sekwencje wirusowego DNA w swoim własnym DNA, opatrzone powtarzającą się sekwencją liter. Stąd nazwa systemu CRISPR, co oznacza Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats. (Pierwsze odkryte systemy CRISPR były rzeczywiście częściowo palindromiczne, jednak naukowcy odkryli później, że nie jest to powszechnie prawdą).
CRISPR-Cas9 już okazał się niezwykle przydatnym narzędziem do szerokiej gamy majsterkowania genetycznego, w tym włączania i wyłączania genów, całkowitego ich wyłączania, wprowadzania nowego DNA do genomu i usuwania DNA, którego nie chcesz.
Ale naukowcy zastanawiali się, co inne enzymy CRISPR mogą przynieść do tabeli edycji genetycznej.
CRISPR-Cas12a był pierwszym systemem po CRISPR-Cas9, który został użyty do edycji genów w laboratorium. Ostatnie badanie kuzyna Cas12a, Cas12b, wykazało, że ten wariant może również edytować ludzki genom, dając naukowcom jeszcze jedno narzędzie do walki z chorobami genetycznymi.
Inne prace rzuciły światło na zestaw dodatkowych obiecujących enzymów CRISPR, w tym Cas13, Cas14 i CasY. Ostatni kandydat, CasX, został szczegółowo opisany w poniedziałek w badaniu Oakes i innych w czasopiśmie Nature.
Zhang powiedział, że porównywanie systemów CRISPR przypomina trochę porównywanie owoców. Jeśli enzymami Cas9 są jabłka, wówczas enzymy Cas12 mogą być śliwkami - nadal jadalnymi i pysznymi, ale także zupełnie innymi.
I podobnie jak owoce, te różne systemy mają w sobie różne odmiany. Podobnie jak istnieją podgatunki śliwek, istnieje również szeroka gama enzymów Cas12.
wpDiscuz