Գենների մանիպուլյացիայի նոր գործիք
Այն շատ ճկուն տեխնիկան է, որը կարող է օգտագործվել հետազոտողներին հեշտությամբ փոխել գենի արտահայտությունը, ավելի լավ հասկանալու իրենց գործառույթը:
Ինչ է ճիշտ CRISPR- ը:
CRISPR- ն հանդես է գալիս Կլաստերների պարբերաբար-միջով անցած կարճ պալդդրոմիկ կրկնողություններով , աներեւակայելի ձանձրալի անունով `հետաքրքիր տեխնոլոգիաների համար: Ինչու ձանձրալի անունը: Այն պատճառով, որ 1980-ականների վերջին հայտնաբերվել են մանրէներ, ոչ ոք չգիտեր, թե պատահական ԴՆԹ-ի հաջորդականությամբ բաժանված կրկնվող ԴՆԹ-ի կարճ ձգվող հատվածները: Նրանք որոշ տարօրինակ հատկություններ են ունեցել որոշ բակտերիաների գենոմային ԴՆԹ-ի մեջ:
Գրեթե 20 տարի է անցել մինչեւ Կալիֆոռնիայի համալսարանում Ջենիֆեր Դուդնան հայտնաբերեց, որ այս հաջորդականությունները համապատասխանում են որոշակի վիրուսային ԴՆԹ-ի մասեր, որոնք վարակվել են բակտերիաների կողմից: Ինչպես պարզվեց, CRISPR- ի հաջորդականությունները միանգամայն իմունային համակարգ էին բակտերիաների համար:
Ինչպես է դա աշխատում?
Դուդնան եւ նրա աշխատակից Էմմանուել Չարֆենթերը, ի վերջո, մշակեցին այն, երբ վիրուսով վարակված բակտերիաները, որոնք այս կարճ կրկնվող ԴՆԹ-ն էին, որոնք համապատասխանում էին վիրուսային ԴՆԹ-ին, կօգտագործեն դրանք RNA- ն, որը կապվում է ներխուժող վիրուսի ԴՆԹ-ին:
Այնուհետեւ, CRISPR- ի բաժանված պատահական ԴՆԹ-ից կատարված երկրորդ հատվածի RNA- ն կրկնում է փոխազդեց Cas9 անունով սպիտակուցը: Այս սպիտակուցը կփակվի վիրուսի ԴՆԹ-ին եւ անջատելու վիրուսը:
Հետազոտողները արագ հասկացան, որ նրանք կարող են շահագործել CRISPR- ի այս հնարավորությունը, որպեսզի կրճատեն որոշակի ԴՆԹ-ի հաջորդականությունները, որպեսզի գցեն գենները:
Թեեւ կան այլ մեթոդներ, ինչպիսիք են ցինկի մատը նուկլեացիաները եւ TALENS- ը, որոնք կարող են օգտագործվել թիրախային եւ կրճատել գենոմային ԴՆԹ-ի կոնկրետ վայրերը, այդ մոտեցումները հիմնված են մեծածավալ սպիտակուցների վրա, որոնք ուղղված են ԴՆԹ-ի որոշակի շրջաններ փոխարինելու համար: Դժվար է նախագծել եւ իրականացնել այս չափորոշիչները, օգտագործելով մեծ քանակությամբ գենների մեծ մասշտաբով:
Ինչն է դա օգտակար դարձնում:
The CRISPR համակարգը միայն հիմնվում է երկու կարճ կտոր RNA: մեկը, որը համապատասխանում է նպատակային ԴՆԹ տարածաշրջանում, իսկ երկրորդը, որը կապում է մի սպիտակուցի անունով Cas9. Փաստորեն, այնուամենայնիվ, պարզվում է, որ այս երկու կարճ RNA կտորները կարելի է միավորել միացյալ դինամիկ RNA մոլեկուլին, որը երկուսն էլ նպատակաուղղում է կոնկրետ ԴՆԹ-ի հաջորդականությանը եւ ներգրավում է Cas9- ի կլանող սպիտակուցը: Սա նշանակում է, որ Cas9 սպիտակուցը եւ RNA- ի մեկ կարճ կտոր, որը 85 բազայի երկարություն է, այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է, որպեսզի գենոմի գրեթե ցանկացած վայրում ԴՆԹ-ն կտրվի: Պարզապես պարզ է, որ ԴՆԹ-ն ներկայացնելու համար միակողմանի RNA- ն եւ Cas9 սպիտակուցը գրեթե ցանկացած բջիջներ արտադրող CRISPR- ը ընդհանուր առմամբ կիրառելի է:
Սակայն հարմար թիրախը CRISPR տեխնոլոգիայի միակ առավելությունն է, մյուս TALENS- ի եւ ցինկի մատների վրա: CRISPR համակարգը շատ ավելի արդյունավետ է, քան այդ այլընտրանքային մոտեցումները:
Օրինակ, Հարվարդում մի խումբ գտել է, որ CRISPR- ն ջնջել է նպատակային գեն, դեպքերի 51% -79%, մինչդեռ TALENS արդյունավետությունը 34% -ից պակաս է: Այս բարձր արդյունավետության շնորհիվ մեկ այլ խումբ կարողացավ օգտագործել CRISPR տեխնոլոգիան `ուղղակիորեն թաղել գենի սաղմնային մկների մեջ` մեկ սերնդի transgenic mice արտադրելու համար: Ստանդարտ մոտեցումը պահանջում է բազմացման մի քանի սերունդ `մուտացիայի երկու թիրախ գենում ստանալու համար:
Ինչ կարող է դա անել:
Բացի գենի վերացումը, որոշ խմբեր էլ հասկացել են, որ մի քանի փոփոխություններով համակարգը կարող է օգտագործվել գենետիկ մանիպուլյացիայի այլ տեսակների համար: Օրինակ, 2013 թ. Սկզբին MIT- ի խումբը ցույց տվեց, որ CRISPR- ը կարող է օգտագործվել նոր գեների տեղադրման մեջ `գենոմային ԴՆԹ-ի մեջ: Դրանից անմիջապես հետո UCSF- ի մի խումբ օգտագործում էր համակարգում փոփոխված տարբերակը, որը կոչվում էր CRISPRi `բակտերիաների թիրախային գենների արտահայտումը ճնշելու համար:
Ավելի ուշ, Դյուկի համալսարանի մի խումբ ստեղծել է նաեւ համակարգի փոփոխություն, ակտիվացնելու գենների հավաքածուները: Մի քանի խմբեր այժմ աշխատում են այդ մոտեցումների տատանումներով, միանգամից մի քանի թվով գեների էկրանին հայտնաբերելու համար, թե որն է ներգրավված տարբեր կենսաբանական պատասխաններում:
Գենետիկական ճարտարագիտության նորաձեւ խաղալիքը
Իհարկե, հսկայական հուզմունք կա գենետիկական ինժեների համար այս նոր գործիքի եւ շտապ կիրառելու այն տարբեր ծրագրերի համար: Այնուամենայնիվ, կան որոշ մարտահրավերներ, որոնք պետք է հաղթահարվեն եւ, ինչպես հաճախ, նոր տեխնոլոգիաների հետ կապված, ժամանակ է պահանջվում մշակել, որտեղ սահմանափակումներ են: Օրինակ, Հարվարդում հետազոտողները գտել են, որ CRISPR- ի նպատակադրումը չի կարող լինել ճշգրիտ, ինչպես ի սկզբանե մտածված: CRISPR համալիրի անջատ թիրախային ազդեցությունները կարող են հանգեցնել DNA- ն փոփոխելիս չնախատեսված փոփոխությունների:
Չնայած մարտահրավերներին, չնայած CRISPR- ն հստակ ցույց տվեց, որ հսկայական ներուժ գոյություն ունի գենոմետիկ ԴՆԹ-ի փոփոխման համար, որը կօգնի հետազոտողներին ավելի արագ հասկանալ, թե ինչպես է մարդկային գենոմի տասնյակ հազարավոր գեները գործում: Սա միայնակ նշանակություն ունի հիվանդությունների բուժման եւ ախտորոշման բարելավման համար: Հետագայում, լրացուցիչ զարգացումով, տեխնոլոգիան ինքնին կարող է օգտակար լինել նոր տեսակի թերապիայի համար: Այն կարող է ապահովել նոր մոտեցում գենային թերապիայի համար : Այնուամենայնիվ, այդ առաջընթացը միանգամայն հնարավոր է: Մինչ այժմ, պարզապես հետաքրքիր է դիտել այս նոր հետազոտության գործիքի արագ զարգացումը եւ մտածել այն փորձերի տեսակների մասին, որոնք թույլ են տալիս:
(Տեղադրվել է `30 սեպտեմբերի, 2013 թ.)