Mikä on CRISPR-Cas12a2? & Miksi sillä on väliä?

CRISPR:n lyhyt historia

CRISPR on lyhenne sanoista Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, eli klusteroituja säännöllisesti lyhyitä palindromisen toistoja. Ne ovat prokaryoottisen DNA:n segmenttejä, jotka sisältävät lyhyitä emässekvenssien toistoja. Nämä ovat osa bakteerien puolustusjärjestelmää, joka yhdessä CRISPR:ään liittyvien (Cas) proteiinien kanssa muodostaa perustan CRISPR-Cas9-genominmuokkausteknologialle. Se kohdistaa toimintansa viruksen geneettiseen materiaaliin pysäyttääkseen sen leviämisen.

CRISPR-molekyylejä voidaan käyttää yhdessä Cas9-proteiinin (Cas tarkoittaa CRISPR Associated Protein) kanssa CRISPR-Cas9-teknologian muodostamiseksi. Tätä tekniikkaa hyödynnetään egeenien muokkaaminen elävien solujen ja organismien sisällä käyttämällä modifioivia CRISPR-sekvenssejä.

Tekniikan keskeinen etu on, että sen avulla voidaan kohdistaa erittäin tarkasti muokattavaan DNA-alueeseen, mitä aikaisemmat tekniikat eivät pystyneet hallitsemaan. CRISPR-Cas9:n keksijät saivat vuoden 2020 kemian Nobelin.

Mutta Cas-9 ei ole ainoa mahdollinen tapa käyttää CRISPR:ää. Siellä on myös Cas13, jota voidaan käyttää RNA:n muokkaamiseen. Ja tämä artikkeli, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Tämä selittää Cas12a:n mahdollisimman paljon tavalla, jonka ei-biokemisti ymmärtää, joten jotkut yksityiskohdat yksinkertaistuvat, ja voimme ensin tarkastella, mitä CRISPR-Cas12a on.

CRISPR-Cas12a on erilainen järjestelmä kuin Cas9 muutamassa suhteessa:

• Tarjoa vaihtoehtoisia leikkauspaikkoja sille, mitä Cas9 voi tehdä.
  • Ei-tekninen käännös: vaikeasti ratkaistavissa olevat ongelmat Cas9:n kanssa voisivat toimia Cas12a:n kanssa
• Se leikkaa DNA:ta tavalla, joka jättää "tahmean" osan DNA:sta Cas9:n "tylkän" leikkauksen sijaan, ja se voidaan leikata useita kertoja.
  • Ei-tekninen käännös: Se lisää geenien muokkaamisen todennäköisyyttä.
• Ei ole tarvetta a transaktivoiva crRNA (tracrRNA) Cas12a:lle toisin kuin Cas9. Pienemmästä koosta johtuen se mahdollistaisi helpomman multipleksisen genomin muokkaamisen.
  • Ei-tekninen käännös: useampaa kuin yhtä geeniä voidaan modifioida kerralla CAs12a:lla

Lähde: wikipedia

Cas12a2:n ainutlaatuiset ominaisuudet

CRISPR-Cas12a:lla tutkijat ajattelivat, että heillä oli uusi, hieman erilainen versio nyt paremmin ymmärrettävästä CRISPR-Cas9:stä. Sillä oli paljon mielenkiintoista käyttöä näiden muunnelmien takia, mutta se oli silti sama perusmekanismi.

Ja sitten tuli Cas12a2.

Viimeinen numero "2" lopussa on Cas12a:n variantille, jolla näytti olevan hyvin erilaisia ​​ominaisuuksia. Itse asiassa se toimii eri tavalla kuin "normaali" Cas12a kuin Cas12a on Cas9:stä.

CRISPR-Cas-järjestelmät on suunniteltu hyökkäämään vieraita geenejä vastaan ​​ja suojaamaan bakteereja viruksilta. Tutkijat ovat käyttäneet tätä kapasiteettia uudelleen geenien muokkaamiseen. Cas12a2:n toiminta on hyvin erilaista. Kun se havaitsee viruksen RNA:n, se alkaa hyökkäämään KAIKKIIN nukleiinihappoihin solun sisällä. Suurimman osan ajasta se tappaa sairastuneen solun, suojelee muita bakteeripesäkkeitä ja estää viruksen replikaation.

Tämä on täysin uusi mekanismi sai löytäjät paikan arvostetussa Nature-julkaisussa tammikuun 2023 alussa kahdessa eri lehdessä (jotain melko uraa luovaa jokaiselle biologille).

Cas12a2-sovellukset

Syy Nature-arvostelijoiden innostukseen on melko yksinkertainen. cas12a2-mekanismi mahdollistaa työkalun luomisen "ohjelmoitavaan solujen tappamiseen".

Ensimmäinen sovellus voisi olla paljon tehokkaampi editointi toisella CRISPR-menetelmällä. Cas12a2:n yhdistäminen muihin CRISPR-Cas-järjestelmiin voisi tehostaa CRISPR-geenin muokkausta vastavalinnan kautta.

Se voi myös olla erittäin tehokas viruksen RNA:n havaitsemisessa. Joten, a Toinen sovellus on se, että CAs12a2 voidaan muuttaa lähes täydelliseksi testiksi viruksen havaitsemiseksis. Julkaistu paperi osoittaa jo tämän ajatuksen todisteeksi.

CAs12a2-pohjaiset testit yhdistäisi PCR-testin erittäin korkean herkkyyden kotitestin helppouteen ja halpuun. Kaikki ilman monimutkaisia ​​koneita.

Parasta on, että se voidaan virittää havaitsemaan käytännöllisesti katsoen kaikki RNA-virukset, virusperhe, joka sisältää viruksia, kuten COVID-19, flunssa, ebola ja zika, sekä kaikki mutaatiot, jotka vältyttäisivät alkuperäisen testierän.

Uuden testin suunnitteluun tarvittaisiin vain viruksen genomin tunteminen ja räätälöityjen crRNA-sekvenssien suunnittelu. Tämä voidaan tehdä vain muutamassa viikossa, kuten pandemia osoitti.

Joten Cas12a2:n nykyisellä ymmärrystasolla testaus näyttää olevan suoraviivainen sovellus.

Kolmas mahdollinen sovellus voisi olla CRISPR-Cas12a2:n käyttö syövän hoidossaTeoreettinen esimerkki voisi olla Cas12a2:n ohjelmointi reagoimaan vain syöpäsolulle ominaisiin geneettisiin sekvensseihin, pakottaen syöpäsolun "itsemurhaan". Tämä sovellus saattaa kuitenkin olla pidemmällä kuin muut syöpäsolujen genetiikan monimutkaisuuden vuoksi.

Investoinnin takeaway

CRISPR-tekniikka on vielä lapsenkengissään, ja täysin uusia mekanismeja on paljastettavana. Cas12a2:n parissa työskentelevältä tutkijalta kesti 7 vuotta saadakseen tarpeeksi hyviä tuloksia ymmärtääkseen sen. CRISPR-Cas12a2 on juuri julkaistu ja on vielä kaukana kaupallistamisesta. En olisi yllättynyt, jos muut CRISPR-Cas-järjestelmien muunnelmat ovat edelleen piilossa muiden tutkimusryhmien alustavissa tuloksissa maailmanlaajuisesti.

Cas12a2 on tila, jossa voidaan tutkia tarkkaavaisesti testausteknologian yhteydessä, mikä voi olla uhka antigeenitestauksille ja PCR-testauksille pitkällä aikavälillä.

Se voitaisiin myös yhdistää muihin CRISPR-tekniikoihin tehostaakseen niitä tai ratkaistakseen teknisiä tiesulkuja. Kaiken kaikkiaan Cas12a2 näyttää olevan hyvä syy olla optimistisempi CRISPR-teknologian suhteen yleensä ja sen mahdollisuuksista muuttaa lääketiedettä. Testaus mukaan lukien, jotain, mitä kukaan ei ollut edes aavistanut ennen tammikuuta 2023.

Editas lääketiede (EDIT) on yksi yrityksistä, joka on tällä hetkellä työskentelevät tämän tekniikan parissa.