Spisu treści:
- Czym dokładnie jest CRISPR?
- Jak to działa?
- Co sprawia, że jest tak przydatny?
- Co jeszcze może zrobić?
- Błyszcząca nowa zabawka inżynierii genetycznej
Wideo: What you need to know about CRISPR | Ellen Jorgensen 2024
Ostatnio naukowcy odkryli ekscytujące nowe narzędzie do projektowania DNA. The CRISPR system nie ma nic wspólnego z utrzymaniem świeżości warzyw w lodówce. Jest to akronim najnowszego systemu do manipulowania genomowym DNA u prawie każdego zwierzęcia. Naukowcy byli w stanie wyeliminować lub wyeliminować geny, tłumić ekspresję genów i zwiększać geny, aby zwiększyć ekspresję dzięki technologii CRISPR. Jest to bardzo elastyczna technika, którą naukowcy mogą łatwo zmienić ekspresję genów, aby lepiej zrozumieć ich funkcję.
Czym dokładnie jest CRISPR?
CRISPR oznacza Rozgałęzione regularne, przeplatane krótkie powtórki palindromiczne - niesamowicie nudna nazwa dla ekscytującej technologii. Dlaczego nudne imię? Dzieje się tak dlatego, że kiedy odkryto je po raz pierwszy pod koniec lat 80. w bakteriach, nikt nie wiedział, co oznaczają krótkie odcinki powtarzanego DNA oddzielone losowymi sekwencjami DNA. Były tylko dziwną cechą genomowego DNA niektórych bakterii.
Prawie 20 lat zajęło Jennifer Doudna z University of California, że te sekwencje odpowiadają częściom pewnego wirusowego DNA, który zainfekował bakterie. Jak się okazało, sekwencje CRISPR były rodzajem układu odpornościowego dla bakterii.
Jak to działa?
Doudna i jej współpracowniczka, Emmanuelle Charpentier, w końcu doszli do wniosku, że zainfekowane wirusem bakterie, które miały te krótkie, powtarzające się fragmenty DNA pasujące do wirusowego DNA, użyłyby ich do wytworzenia RNA związanego z DNA atakującego wirusa. Następnie drugi fragment RNA wytworzony z losowego DNA, który dzielił powtórzenia CRISPR, oddziałuje z białkiem o nazwie Cas9. To białko rozszczepi DNA wirusa i dezaktywuje wirusa.
Naukowcy szybko zdali sobie sprawę, że mogą wykorzystać tę zdolność CRISPR do przecięcia specyficznych sekwencji DNA w celu wyeliminowania genów. Chociaż istnieją inne techniki, takie jak nukleazy z palca cynkowego i TALENS, które można wykorzystać do celowania i cięcia określonych lokalizacji w genomowym DNA, podejścia te opierają się na dużych ilościach białek, aby celować w naprzemiennie określone rejony DNA. Trudno jest zaprojektować i przeprowadzić modyfikację na dużą skalę z dużą ilością genów wykorzystujących te wcześniejsze podejścia.
Co sprawia, że jest tak przydatny?
System CRISPR opiera się tylko na dwóch krótkich fragmentach RNA: jednym, który pasuje do docelowego regionu DNA, i drugim, który wiąże się z białkiem o nazwie Cas9. W rzeczywistości okazuje się, że oba te krótkie fragmenty RNA można łączyć w dwie funkcje jeden przewodnik Cząsteczka RNA, która obie celuje w specyficzną sekwencję DNA i rekrutuje białko tnące Cas9. Oznacza to, że białko Cas9 i jeden krótki fragment RNA, który ma 85 zasad, to wszystko, czego potrzeba do przecięcia DNA w niemal dowolnym miejscu w genomie.
Stosowanie DNA w celu wytworzenia jednokierunkowego RNA i białka Cas9 prawie we wszystkich komórkach, w których stosuje się CRISPR, jest względnie proste.
Wygodne kierowanie nie jest jednak jedyną zaletą technologii CRISPR w porównaniu z innymi palcami TALENS i cynkiem. System CRISPR jest również znacznie bardziej wydajny niż te alternatywne podejścia. Na przykład grupa z Harvardu odkryła, że CRISPR usunął gen docelowy w 51% -79% przypadków, podczas gdy wydajność TALENS była mniejsza niż 34%. Dzięki tej wysokiej wydajności inna grupa była w stanie wykorzystać technologię CRISPR do bezpośredniego eliminowania genów w zarodkowych myszach, aby wyprodukować myszy transgeniczne w jednym pokoleniu.
Standardowe podejście wymaga kilku generacji hodowli, aby uzyskać mutację w obu kopiach docelowego genu.
Co jeszcze może zrobić?
Oprócz usunięcia genu, niektóre grupy zdały sobie sprawę, że przy kilku zmianach system może być użyty do innych rodzajów manipulacji genetycznych. Na przykład na początku 2013 r. Grupa z MIT wykazała, że CRISPR może zostać użyty do wprowadzenia nowych genów do genomowego DNA. Krótko po tym grupa w UCSF używa zmodyfikowanej wersji systemu nazwanego CRISPRi do tłumienia ekspresji docelowych genów w bakteriach. Niedawno grupa z Duke University ustanowiła również wariant systemu aktywacji zestawów genów.
Kilka grup pracuje obecnie nad odmianami tych podejść w celu przesiewania dużej liczby genów naraz, aby dowiedzieć się, który z nich bierze udział w różnych reakcjach biologicznych.
Błyszcząca nowa zabawka inżynierii genetycznej
Z pewnością istnieje ogromne podekscytowanie tym nowym narzędziem inżynierii genetycznej i pośpiech, aby zastosować go do różnych zastosowań. Jednak wciąż istnieją pewne wyzwania, które należy przezwyciężyć i, jak to często bywa w przypadku nowych technologii, trochę czasu zajmuje ustalenie, gdzie są ograniczenia. Naukowcy z Harvardu, na przykład, odkryli, że kierowanie CRISPR może nie być tak precyzyjne, jak początkowo sądzono. Po za celem działanie kompleksu CRISPR może prowadzić do niezamierzonych zmian przy zmianie DNA.
Pomimo tych wyzwań, CRISPR wyraźnie pokazał ogromny potencjał dla ułatwienia zmiany genomowego DNA, który pomoże badaczom szybciej zrozumieć, jak funkcjonują dziesiątki tysięcy genów w ludzkim genomie. Już samo to ma ważne implikacje dla poprawy leczenia i diagnozy choroby. Ponadto, przy dodatkowym opracowaniu, sama technologia może być przydatna w przypadku nowego typu środków terapeutycznych. Może to zapewnić nowe podejście do terapii genowej. Jednak te postępy są odległe.
Na razie ekscytujące jest obserwowanie szybkiego rozwoju tego nowego narzędzia badawczego i zastanowienie się nad typami eksperymentów, na które pozwala.
(Wysłano: 30 września 2013 r.)
Badanie rynku: Dreaded Chore, potężne narzędzie
Jak prowadzić badania importowo-eksportowe. Zanim zaczniesz proces, musisz dowiedzieć się wszystkiego o produkcie i rynku zagranicznym.
Spojrzenie na Pixlr, bezpłatne narzędzie do edycji zdjęć i obrazów
Pixlr to bezpłatne narzędzie do edycji zdjęć online, które jest szybkie, proste i stanowi dobrą opcję do wprowadzania zmian obrazu do niskiego lub średniego poziomu.
Proste narzędzie do budowy: narzędzie do zarządzania budową
Prosta konstrukcja oferuje właśnie to, tworząc bardzo przydatne narzędzie online, które ułatwi ci pracę i pozwoli zaoszczędzić pieniądze usprawniając proces zarządzania.