Alat Baru untuk Manipulasi Gen
Ia adalah teknik yang sangat fleksibel yang boleh digunakan para penyelidik untuk dengan mudah mengubah ekspresi gen untuk memahami fungsinya dengan lebih baik.
Apa sebenarnya CRISPR?
CRISPR bermaksud Reputasi Palindromik Pendek yang Diasaskan Secara Berterusan - nama yang sangat membosankan untuk teknologi yang menarik. Kenapa nama yang membosankan? Ia adalah kerana, apabila mereka mula-mula ditemui pada akhir 1980-an dalam bakteria, tiada siapa yang tahu apa yang membentang pendek DNA berulang dipisahkan oleh urutan DNA secara rawak. Mereka hanya beberapa ciri aneh dalam DNA genomik beberapa bakteria.
Ia mengambil masa hampir 20 tahun sehingga Jennifer Doudna di University of California menganggap bahawa urutan ini sepadan dengan beberapa bahagian DNA virus yang menjangkiti bakteria. Seperti yang ternyata, urutan CRISPR adalah sejenis sistem imun bagi bakteria.
Bagaimanakah ia berfungsi?
Doudna dan kolaboratornya, Emmanuelle Charpentier, akhirnya membuat keputusan bahawa, apabila dijangkiti virus, bakteria yang mempunyai DNA DNA yang berulang-ulang ini yang sesuai dengan DNA virus akan menggunakannya untuk menjadikan RNA yang terikat pada DNA virus yang menyerang.
Kemudian, sekeping RNA kedua dibuat dari DNA rawak yang memisahkan ulang CRISPR berinteraksi dengan protein yang dipanggil Cas9. Protein ini akan memecahkan DNA virus dan menyahaktifkan virus.
Penyelidik dengan cepat menyedari bahawa mereka boleh mengeksploitasi keupayaan CRISPR untuk memotong urutan DNA tertentu untuk mengetuk gen.
Walaupun terdapat teknik-teknik lain, seperti nukleas jari-jari zink dan TALENS yang boleh digunakan untuk menyasarkan dan memotong lokasi spesifik dalam DNA genomik, pendekatan ini bergantung kepada protein besar untuk menargetkan peralihan kepada kawasan tertentu dalam DNA. Adalah sukar untuk mereka bentuk dan melaksanakan pengubahsuaian secara besar-besaran dengan banyak gen menggunakan pendekatan terdahulu.
Apa yang Membuatnya Berguna?
Sistem CRISPR hanya bergantung kepada dua kepingan RNA yang pendek: satu yang sepadan dengan rantau DNA sasaran, dan yang kedua yang mengikat protein yang dipanggil Cas9. Sebenarnya, ternyata kedua-dua kepingan RNA pendek ini boleh digabungkan menjadi molekul RNA tunggal dwi -panduan yang kedua-duanya mensasarkan urutan DNA tertentu dan merekrut protein Cas9 melekat. Ini bermakna bahawa protein Cas9 dan satu RNA pendek yang panjang 85 asas adalah semua yang diperlukan untuk memotong DNA di hampir mana saja di dalam genom. Ia agak mudah untuk memperkenalkan DNA untuk menghasilkan RNA tunggal-panduan dan protein Cas9 hampir mana-mana sel yang menjadikan CRISPR secara amnya terpakai.
Walau bagaimanapun, penargetan mudah bukan satu-satunya kelebihan teknologi CRISPR berbanding jari-jari TALENS dan zink yang lain. Sistem CRISPR juga jauh lebih cekap daripada pendekatan alternatif ini.
Sebagai contoh, sebuah kumpulan di Harvard mendapati bahawa CRISPR menghapuskan gen yang disasarkan dalam 51% -79% daripada kes, manakala kecekapan TALENS kurang daripada 34%. Oleh kerana kecekapan tinggi ini, kumpulan lain dapat menggunakan teknologi CRISPR untuk secara langsung mengetuk gen dalam tikus embrionik untuk menghasilkan tikus transgenik dalam satu generasi. Pendekatan standard memerlukan pasangan generasi pembiakan untuk mendapatkan mutasi dalam kedua-dua salinan gen yang disasarkan.
Apa Yang Boleh Dilakukan?
Selain menghapuskan gen, beberapa kumpulan juga menyedari bahawa, dengan beberapa penggantian, sistem ini boleh digunakan untuk manipulasi genetik yang lain. Sebagai contoh, pada awal tahun 2013, satu kumpulan dari MIT menunjukkan bahawa CRISPR boleh digunakan untuk memasukkan gen baru ke dalam DNA genomik. Tidak lama selepas itu kumpulan di UCSF menggunakan versi diubahsuai sistem yang digelar CRISPRi untuk menindas ekspresi gen sasaran dalam bakteria.
Baru-baru ini, sebuah kumpulan di Duke University juga menubuhkan satu variasi sistem untuk mengaktifkan set gen. Beberapa kumpulan kini juga bekerja dengan variasi pendekatan ini untuk memaparkan sejumlah besar gen sekaligus untuk mengetahui siapa yang terlibat dalam tindak balas biologi yang berbeza.
Mainan Kejutan Kejuruteraan Genetik
Sudah tentu, terdapat kegembiraan yang luar biasa mengenai alat baru ini untuk kejuruteraan genetik dan tergesa-gesa untuk memohonnya untuk pelbagai aplikasi. Walau bagaimanapun, masih terdapat beberapa cabaran yang perlu diatasi dan, seperti yang sering terjadi dengan teknologi baru, ia mengambil masa seketika untuk menyelesaikan masalah di mana batasannya. Sebagai contoh, penyelidik di Harvard mendapati bahawa penargetan CRISPR mungkin tidak tepat seperti yang difikirkan awalnya. Kesan yang tidak disasarkan dari kompleks CRISPR boleh menyebabkan perubahan yang tidak diingini apabila mengubah DNA.
Walaupun terdapat cabaran, CRISPR jelas menunjukkan potensi yang besar untuk memudahcarakan pengubahan DNA genomik yang akan membantu penyelidik lebih cepat memahami bagaimana puluhan ribu gen dalam fungsi genom manusia. Ini sahaja mempunyai implikasi penting untuk penambahbaikan rawatan dan diagnosis penyakit. Selanjutnya, dengan perkembangan tambahan, teknologi itu sendiri berguna untuk jenis terapeutik baru. Ia boleh memberikan pendekatan baru untuk terapi gen . Walau bagaimanapun, pendahuluan ini adalah satu cara. Buat masa ini, ia hanya menarik untuk melihat perkembangan pesat alat penyelidikan baru ini dan memikirkan jenis eksperimen yang mungkin dibenarkan.
(Dikirim: 30 Sept 2013)