CRISPR: כלי חדש עבור מניפולציה גנטית

לאחרונה מדענים מצאו כלי חדש ומלהיב שבו להנדס DNA. למערכת CRISPR אין שום קשר עם שמירה על הירקות טריים במקרר. זה ראשי תיבות של המערכת החדשה ביותר לתפעל DNA גנומי כמעט כל חיה. החוקרים הצליחו לחסל או לבטל גנים, להדחיק ביטוי גנים, ולגרום לווסת את הגנים כדי להגביר את הביטוי עם טכנולוגיית ה- CRISPR.

- זוהי טכניקה מאוד גמישה שהחוקרים יכולים להשתמש בה כדי לשנות בקלות את ביטוי הגנים כדי להבין טוב יותר את תפקודם.

מה בדיוק קריספר?

CRISPR מייצג את

מקובצים באופן קבוע - Interspaced קצר חוזר Palindromic - שם משעמם להפליא לטכנולוגיה מרגשת. למה השם המייגע? הסיבה לכך היא שכאשר הם התגלו לראשונה בשלהי שנות השמונים לחיידקים, איש לא ידע מה היו טווחי הקצר של הדנ"א החוזר ונשבר על ידי רצפי DNA אקראיים. הם היו רק תכונה מוזרה בדנ"א הגנומי של כמה חיידקים. זה לקח כמעט 20 שנה עד ג 'ניפר Doudna מאוניברסיטת קליפורניה הבנתי כי sequences אלה תואמים חלקים מסוימים של דנ"א ויראלי כי נגוע החיידקים. כפי שהתברר, רצפים CRISPR היו סוג של מערכת החיסון עבור החיידקים.

כיצד עובד CRISPR? <>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> <> .

לאחר מכן, חתיכה שנייה של RNA עשוי DNA אקראי שהפריד את CRISPR חוזר אינטראקציה עם חלבון בשם Cas9. חלבון זה ידבק בדנ"א הנגיף וינטרל את הנגיף.

החוקרים הבינו במהירות שהם יכולים לנצל את היכולת של CRISPR לחתוך בנפרד רצפי DNA ספציפיים כדי לגרש את הגנים. למרות שישנן טכניקות אחרות, כגון גרעיני אצבע אבץ וטאלנס, שניתן להשתמש בהם כדי לכוון ולחתוך מיקומים ספציפיים בדנ"א הגנומי, גישות אלה מסתמכות על חלבונים גדולים כדי למקד את החלופות לאזורים ספציפיים בדנ"א. קשה לעצב ולבצע שינויים בקנה מידה גדול עם הרבה גנים באמצעות גישות אלה מוקדם יותר.

מה הופך את CRISPR למועיל כל כך?

מערכת CRISPR מסתמכת רק על שני חלקים קצרים של רנ"א: אחד התואם את אזור ה- DNA הממוקד, והשני שקושר לחלבון הנקרא Cas9. למעשה, מתברר כי שני אלה חתיכות RNA קצר יכול להיות משולב לתוך כפול פונקציה

מדריך יחיד

מולקולה RNA כי הן מטרות רצף DNA ספציפי ומגייס את החלבון Cas9.משמעות הדבר היא כי חלבון Cas9 ו חתיכה אחת קצרה של RNA כי הוא 85 בסיסים הוא כל מה שצריך כדי לחתוך DNA כמעט בכל מקום בגנום. זה פשוט יחסית כדי להציג את ה- DNA לייצר מדריך יחיד RNA ואת חלבון Cas9 כמעט כל התאים ביצוע CRISPR החלים בדרך כלל.

עם זאת, מיקוד נוח אינו היתרון היחיד של הטכנולוגיה CRISPR על פני TALENS אחרים אצבעות אצבע. מערכת CRISPR היא גם הרבה יותר יעילה מאשר אלה גישות חלופיות.

לדוגמה, קבוצה בהרווארד גילתה כי CRISPR מחק גן ממוקד ב-51% -79% מהמקרים, ואילו יעילות TALENS הייתה פחות מ -34%. בשל יעילות גבוהה זו, קבוצה אחרת הייתה מסוגלת להשתמש בטכנולוגיית CRISPR כדי להפיל ישירות גנים בעכברים עובריים כדי לייצר עכברים מהונדסים בדור יחיד. הגישה הסטנדרטית דורשת כמה דורות של גידול כדי לקבל את המוטציה בשני עותקים של גן ממוקד. מה עוד CRISPR לעשות? בנוסף למחיקת הגן, קבוצות מסוימות הבינו גם, עם כמה חלופות, המערכת יכולה לשמש עבור סוגים אחרים של מניפולציה גנטית. לדוגמה, בתחילת 2013, קבוצה מ- MIT הראתה כי CRISPR יכול לשמש כדי להכניס גנים חדשים לדנ"א הגנומי. זמן קצר לאחר מכן קבוצה ב- UCSF השתמש בגרסה שונה של המערכת המכונה "קריספרי" כדי להדחיק את הביטוי של גני מטרה בבקטריה.

לאחרונה, קבוצה באוניברסיטת דיוק הקימה גם גרסה של המערכת להפעלת קבוצות של גנים. מספר קבוצות פועלות כעת עם וריאציות של גישות אלה כדי להציג מספר גדול של גנים בבת אחת, כדי לגלות מי מהם מעורב בתגובות ביולוגיות שונות.

הצעצוע החדש מבריק של הנדסה גנטית

אין ספק שיש התרגשות עצומה על הכלי החדש הזה עבור הנדסה גנטית ואת העומס ליישם אותו עבור מגוון רחב של יישומים. עם זאת, ישנם עדיין כמה אתגרים שצריך להתגבר, כפי שקורה לעתים קרובות עם טכנולוגיה חדשה, זה לוקח קצת זמן כדי להבין היכן המגבלות. חוקרים בהרווארד, למשל, מצאו כי הכוונה CRISPR לא יכול להיות מדויק כמו בתחילה חשבתי.

Off-target

ההשפעות של תסביך ה- CRISPR יכולות להוביל לשינויים לא מכוונים בעת שינוי ה- DNA.

למרות האתגרים, עם זאת, CRISPR בבירור הוכיח פוטנציאל עצום כדי להקל על שינוי של DNA גנומי שיסייע לחוקרים להבין מהר יותר איך עשרות אלפי הגנים בתפקוד הגנום האנושי. זה לבד יש השלכות חשובות על שיפורים טיפול המחלה ואבחון. יתר על כן, עם התפתחות נוספת, הטכנולוגיה עצמה עשויה להיות שימושית עבור סוג חדש של תרפויטים. זה עשוי לספק גישה חדשה לריפוי גנטי. עם זאת, התקדמויות אלה הם off off. לעת עתה, זה רק מרגש לראות את ההתפתחות המהירה של כלי מחקר חדש זה ולחשוב על סוגי ניסויים זה עשוי לאפשר.

(פורסם: 30 בספטמבר, 2013)