ما هو كريسبر-Cas12a2؟ & لماذا يهم؟

تاريخ موجز لكريسبر

كريسبر (CRISPR) اختصارٌ لعبارة "التكرارات القصيرة المتناظرة المتجمعة بانتظام"، وهي أجزاء من الحمض النووي البدائي تحتوي على تكرارات قصيرة من تسلسلات قاعدية. تُشكّل هذه التكرارات جزءًا من نظام دفاع بكتيري، يُشكّل، إلى جانب البروتينات المرتبطة بكريسبر (Cas)، أساس تقنية تحرير الجينوم كريسبر-كاس9. تستهدف هذه التقنية المادة الوراثية للفيروس بشكل أساسي لوقف انتشاره.

يمكن استخدام جزيئات كريسبر مع بروتين Cas9 (يعني كاس البروتين المرتبط بـ CRISPR) لتشكيل تقنية CRISPR-Cas9. يتم الاستفادة من هذه التكنولوجيا ل eتحديد الجينات داخل الخلايا والكائنات الحية باستخدام تعديل تسلسلات كريسبر.

الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها تسمح باستهداف منطقة الحمض النووي التي يتم تحريرها بدقة شديدة، وهو أمر لم تتمكن التقنيات السابقة من إدارته. حصل مخترعو كريسبر-كاس9 على جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020.

لكن كاس-9 ليس الطريقة الوحيدة الممكنة لاستخدام كريسبر. يوجد أيضًا Cas13، والذي يمكن استخدامه لتحرير الحمض النووي الريبي (RNA). والذي يتعلق بهذه المقالة، Cas12a

Cas12a مقابل Cas9

وهذا سوف يشرح Cas12a قدر الإمكان بطريقة يفهمها غير علماء الكيمياء الحيوية بحيث يتم تبسيط بعض التفاصيل إلى حد ما، ويمكننا أولاً أن ننظر إلى ماهية CRISPR-Cas12a.

يعد CRISPR-Cas12a نظامًا مختلفًا عن Cas9 في عدة جوانب:

• توفير مواقع قطع بديلة لما يمكن أن يفعله Cas9.
  • الترجمة غير التقنية: يمكن أن تكون المشكلات التي يصعب حلها مع Cas9 قابلة للتطبيق مع Cas12a
• فهو يقطع الحمض النووي بطريقة تترك جزءًا "لزجًا" من الحمض النووي بدلاً من القطع "غير الحاد" لـ Cas9، ويمكن قطعه عدة مرات.
  • الترجمة غير التقنية: يؤدي إلى زيادة فرص حدوث تحرير الجينات.
• ليست هناك حاجة ل التعامل مع crRNA (tracrRNA) لCas12a، خلافا لCas9. نظرًا لصغر حجمها، فإنها ستسمح بتحرير الجينوم المتعدد بشكل أسهل.
  • الترجمة غير التقنية: يمكن تعديل أكثر من جين واحد في وقت واحد باستخدام CAs12a

المصدر ويكيبيديا

خصائص Cas12a2 الفريدة

باستخدام CRISPR-Cas12a، اعتقد الباحثون أن لديهم نسخة جديدة مختلفة قليلاً عن CRISPR-Cas9 التي أصبحت مفهومة بشكل أفضل الآن. كان لها الكثير من الاستخدامات المثيرة للاهتمام بسبب هذه الاختلافات، لكنها ظلت نفس الآلية الأساسية.

ثم جاء Cas12a2.

الرقم الأخير، "2" في النهاية، مخصص لنوع Cas12a الذي يبدو أن له خصائص مختلفة تمامًا. في الواقع، فهو يتصرف بطريقة مختلفة عن Cas12a "العادي" عن Cas12a الذي يتصرف عن Cas9.

تم تصميم أنظمة كريسبر-كاس لمهاجمة الجينات الأجنبية وحماية البكتيريا من الفيروسات. وقد أعاد الباحثون استخدام هذه القدرة في تحرير الجينات. ما يفعله Cas12a2 مختلف تمامًا. عندما يكتشف الحمض النووي الريبي الفيروسي، يبدأ لمهاجمة جميع الأحماض النووية داخل الخلية. في معظم الأحيان، سيقتل الخلية المصابة، ويحمي بقية مستعمرة البكتيريا ويمنع تكاثر الفيروس.

هذه الآلية الجديدة تماما حصلت مكتشفيها على مكان في مجلة Nature المرموقة في أوائل يناير 2023 في ورقتين بحثيتين مختلفتين (شيء إلى حد كبير في صنع الحياة المهنية لأي عالم أحياء).

تطبيقات Cas12a2

السبب وراء حماسة مراجعي مجلة Nature بسيط للغاية. تسمح آلية cas12a2 بإنشاء أداة "لقتل الخلايا برمجيًا".

قد يكون التطبيق الأول أكثر كفاءة في التحرير باستخدام طريقة كريسبر الأخرى. يمكن أن يؤدي الجمع بين Cas12a2 وأنظمة CRISPR-Cas الأخرى إلى تعزيز كفاءة تحرير جينات CRISPR من خلال الاختيار المضاد.

ويمكن أيضًا أن يكون فعالًا جدًا في اكتشاف الحمض النووي الريبوزي (RNA) للفيروس. لذلك، أ التطبيق الثاني هو إمكانية تحويل CAs12a2 إلى اختبار شبه مثالي للكشف عن الفيروساتس. توضح الورقة المنشورة بالفعل إثباتًا لمفهوم هذه الفكرة.

الاختبارات المعتمدة على CAs12a2 سيجمع بين الحساسية العالية جدًا لاختبار PCR وسهولة الاختبار المنزلي ورخص ثمنه. كل ذلك دون الحاجة إلى آلات معقدة.

وأفضل ما في الأمر هو أنه يمكن ضبطه للكشف فعليًا عن أي فيروسات RNA، وهي عائلة تحتوي على فيروسات مثل كوفيد-19، والأنفلونزا، والإيبولا، وزيكا، بالإضافة إلى أي طفرة قد تتجنب الدفعة الأولية من الاختبارات.

كل ما يتطلبه تصميم اختبار جديد هو معرفة جينوم الفيروس وتصميم تسلسلات crRNA مخصصة. وهو أمر يمكن إنجازه في غضون أسابيع قليلة، كما أثبتت الجائحة.

لذلك، في المستوى الحالي لفهم Cas12a2، يبدو أن الاختبار هو تطبيق مباشر.

أما التطبيق الثالث المحتمل فيمكن أن يكون استخدام CRISPR-Cas12a2 في علاج السرطانمن الأمثلة النظرية برمجة Cas12a2 للتفاعل مع تسلسلات جينية خاصة بالخلايا السرطانية فقط، مما يُجبرها على "الانتحار". مع ذلك، قد يكون هذا التطبيق أبعد من غيره نظرًا لتعقيد التركيبة الجينية للخلايا السرطانية.

الوجبات الجاهزة للاستثمار

لا تزال تقنية كريسبر في مهدها، مع وجود آليات جديدة تمامًا يتعين الكشف عنها. استغرق الأمر من الباحث الذي يعمل على Cas12a2 7 سنوات للحصول على نتائج جيدة بما يكفي لفهمه. تم نشر CRISPR-Cas12a2 للتو ولا يزال الطريق طويلاً قبل الوصول إلى التسويق التجاري. لن أتفاجأ إذا كانت المتغيرات الأخرى لأنظمة كريسبر-كاس لا تزال مخفية في النتائج الأولية لفرق البحث الأخرى في جميع أنحاء العالم.

سيكون Cas12a2 مساحة للدراسة باهتمام في سياق تكنولوجيا الاختبار، مما يشكل تهديدًا محتملاً لاختبار المستضد واختبار PCR على المدى الطويل.

ويمكن أيضًا دمجها مع تقنيات كريسبر الأخرى لجعلها أكثر كفاءة أو لحل العوائق التقنية. بشكل عام، يبدو Cas12a2 سببًا جيدًا للتفاؤل بشأن تقنية كريسبر بشكل عام وقدرتها على تغيير الطب. بما في ذلك الاختبار، وهو أمر لم يكن أحد يتصوره حتى يناير 2023.

الطب إيديتاس (EDIT) هي إحدى الشركات الموجودة حاليًا العمل على هذه التكنولوجيا.