Гендік манипуляция үшін жаңа құрал
Бұл зерттеушілер өз функцияларын жақсырақ түсіну үшін геннің көрінісін оңай өзгерту үшін қолданатын өте икемді техника.
CRISPR дегеніміз не?
CRISPR - тұрақты кластерлік жүйе. Қысқа палиндромиялық қайталану - бұл қызықты технология үшін керемет скучный атау. Неліктен нәзік есім? Өйткені, 1980-жылдардың соңында олар бактерияларда бірінші рет табылған кезде, кездейсоқ ДНҚ дәйектемелерімен бөлінген бірнеше қайталанатын ДНҚ-ның қысқа ұзындығы қандай екенін білмеді. Олар кейбір бактериялардың геномдық ДНҚ-ның кейбір ерекшеліктері болатын.
Калифорния университетінде Дженнифер Дуднаға 20 жылдай уақыт қажет болғандықтан, бұл дәйектемелер бактерияны жұқтырған белгілі вирустық ДНҚ бөліктеріне сәйкес келетінін анықтады. Шықты, CRISPR тізбегі бактериялар үшін иммундық жүйе болды.
Бұл қалай жұмыс істейді?
Дудуна мен оның әріптесі Эммануэль Чарпенье вирустың жұқтырған кезде, вирустық ДНҚ-мен сәйкестендірілген қысқа қайталанатын ДНҚ бөліктері бар бактерияларды вирустық вирустың ДНҚ-ға байланыстыратын РНҚ жасау үшін қолданатындығын жасады.
Содан кейін, CRISPR-ды бөліп алған кездейсоқ ДНҚ-дан жасалған екінші RNA бөлімі Cas9 деп аталатын ақуызмен әрекеттеседі. Бұл ақуыз вирустың ДНҚ-ны жабады және вирусты инактивтейді.
Зерттеушілер тезірек CRISPR-тің осы генетиканы ұрлату үшін арнайы ДНҚ тізбегін қию үшін осы мүмкіндікті пайдалана алатындығын түсінді.
ДНК-ның белгілі бір аймақтарына ауысуды мақсат еткен үлкен әдістерге негізделген бұл әдістер геномдық ДНҚ-ның нақты орындарын анықтау және жою үшін пайдаланылуы мүмкін мырыш саусағындағы нуклеаздар мен TALENS сияқты басқа әдістер болғанымен. Бұл бұрынғы тәсілдерді қолданып, көптеген гендермен үлкен масштабта модификациялауды жасау және жүзеге асыру қиын.
Не соншалықты пайдалы?
CRISPR жүйесі тек қана екі қысқа РНК-ға сүйенеді: біреуі мақсатты ДНҚ аймағына, ал екіншісі - Cas9 деп аталатын ақуызға байланады. Дегенмен, осы қысқа РНҚ бөліктерінің екеуі де белгілі бір ДНҚ реттілігіне мақсатталған және Cas9 белок протеинін қабылдайтын қос функциялық бір бағыттаушы РНҚ молекуласына біріктірілуі мүмкін. Бұл Cas9 протеині мен ұзақтығы 85 базалық ұзындықтағы бір қысқа РНҚ-ның геномның дерлік кез-келген жерінде ДНҚ-ты кесуге қажет екенін білдіреді. ДНК-ны бір ретке келтіретін РНҚ және Cas9 ақуызын алу үшін, әдетте, CRISPR-ты әдетте қолданатын кез келген жасушаны енгізу оңай.
Дегенмен, CRISPR технологиясының басқа TALENS және мырыш саусақтарына қарағанда ыңғайлы орналасуы ғана емес. CRISPR жүйесі бұл балама тәсілдерге қарағанда әлдеқайда тиімді.
Мысалы, Гарвардтағы топ CRISPR-дің мақсатты генін 51% -79% жағдайда, ал TALENS тиімділігі 34% -дан аз болғанын анықтады. Осы жоғары тиімділікке байланысты басқа топ бірден ұрпақтың трансгендік тышқандарын шығару үшін эмбрионалдық тышқандар гендерін тікелей бітеу үшін CRISPR технологиясын қолдана алды. Стандартты көзқарас мутацияны мақсатты геннің екі көшірмесінде алу үшін өсірудің бірнеше ұрпағын талап етеді.
Ол қандай әрекетті жасай алады?
Генді жоюдан басқа, кейбір топтар да бірнеше рет ауысып, генетикалық манипуляцияның басқа түрлеріне қолданылуы мүмкін екенін түсінді. Мәселен, 2013 жылдың басында MIT тобының тобы CRISPR геномдық ДНҚ-ға жаңа гендерді енгізу үшін қолданыла алатындығын көрсетті. Көп ұзамай UCSF тобында бактериялардағы мақсатты гендердің экспрессиясын жою үшін CRISPRi деп аталған жүйенің өзгертілген нұсқасы пайдаланылды.
Жақында Дьюк университетінде топ гендер жиынтығын белсендіру үшін жүйенің өзгеруін жасады. Бірнеше топтар қазіргі кезде әртүрлі биологиялық реакцияларға қатысатындығын анықтау үшін біртіндеп көптеген гендерді экранға шығаруға осы тәсілдердің ауытқуларымен жұмыс істейді.
Генетикалық инженерияның жылтыр жаңа ойыншықтары
Әрине, гендік инженерияға арналған осы жаңа құралдың және оның әртүрлі қосымшалар үшін қолдануға болатыны туралы зор қуаныш бар. Дегенмен, әлі де қиындықтарды жеңуге тура келетін және жаңа технологиямен жиі кездесетін сияқты, шектеулер бар жерде жұмыс істеу үшін біраз уақыт қажет. Гарвардтағы зерттеушілер, мысалы, CRISPR-тің мақсатты бағалануы бастапқыда ойлағандай дәл болмауы мүмкін екенін анықтады. CRISPR кешенінің сыртқы мақсатты әсері ДНҚ өзгерткен кезде күтпеген өзгерістерге әкелуі мүмкін.
Дегенмен, қиындықтарға қарамастан, CRISPR нақты геномдық ДНК өзгерісін жеңілдету үшін үлкен әлеуетті көрсетті, бұл зерттеушілерге адам геномында он мыңдаған геннің қалай жұмыс істейтінін тез түсінуге көмектеседі. Мұның өзі ауруларды емдеу мен диагностикалауды жақсартуға маңызды әсер етеді. Бұдан басқа, қосымша дамумен технологияның өзі жаңа терапия түріне пайдалы болуы мүмкін. Ол гендік терапия үшін жаңа әдісті ұсынуы мүмкін. Дегенмен, бұл жетістіктер - бұл жолдар. Қазіргі таңда бұл жаңа зерттеу құралы жылдам дамуын қадағалап, эксперименттердің түрлері туралы ойлануға тырысады.
(Жарияланды: 30 қыркүйек, 2013)