Geni manipulyatsiya uchun yangi vosita
Tadqiqotchilar o'z funksiyalarini yaxshiroq tushunish uchun genlar ifodasini osonlik bilan o'zgartirish uchun foydalanishi mumkin bo'lgan juda moslashuvchan uslubdir.
CRISPR nima o'zi?
CRISPR muntazam ravishda-muntazam Klasslangan Palindromik takrorlashni ifodalaydi - hayajonli texnologiya uchun juda zerikarli nom. Nima uchun zerikarli ism? Buning sababi, 1980-yillarning oxirlarida birinchi marta bakteriyalarda topilganida, tasodifiy DNK sekanslari bilan ajratilgan takrorlangan DNKning qisqa cho'ziluvchanligi nima bo'lganini hech kim bilmas edi. Ular ba'zi bakteriyalarning genomik DNKlarida g'alati tuyulgandi.
Kaliforniyadagi Jennifer Doudnaning aytishicha, ushbu ketma-ketlik bakteriyalarni infektsiyalangan virusli DNKning tarkibiga kirgan. Qabul qilinganidek, CRISPR sekanslari bakteriyalar uchun immunitetning bir xil turi bo'lgan.
Bu qanday ishlaydi?
Doudna va uning hamkori Emmanuel Charpentier virusni infektsiyadan so'ng Virusli DNKga mos keladigan bu qisqa repetitor DNK qismlarini o'z ichiga oladigan bakteriyalarni invaziv virusning DNKga bog'langan RNKni yaratish uchun ishlatishlarini ishlab chiqdi.
So'ngra, CRISPRni ajratib olgan tasodifiy DNKdan tayyorlangan ikkinchi bir RNK parchasi Cas9 deb ataladigan oqsil bilan ta'sirlangan. Ushbu protein Virus DNKni yopib, virusni inaktiv qiladi.
Tadqiqotchilar darhol, CRISPRning bu imkoniyatlarini genlarni urish uchun maxsus DNK sektsiyalarini ajratish uchun ishlatishlari mumkinligini tezda angladilar.
Genomik DNKning o'ziga xos joylarini aniqlashtirish va kesish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan sink barmoq nukleazlari va TALENS kabi boshqa texnikalar mavjud bo'lsa-da, bu yondashuvlar DNKning muayyan mintaqalaridagi o'zgarishlarni aniqlash uchun katta hajmli proteinlarga tayanadi. Ushbu oldingi yondashuvlardan foydalangan holda, ko'p miqdorda genlarni modifikatsiyalashni amalga oshirish qiyin.
Qanday foyda keltiradi?
CRISPR tizimi faqat RNKning ikki qisqa qismiga asoslangan: biri maqsadli DNK maydoniga mos keladi, ikkinchisi esa Cas9 deb ataladigan oqsilga bog'lanadi. Aslida esa, bu ikkala qisqa RNK qismlari ham ikkala funktsiyali bitta reaktiv RNK molekulasiga birlashtirilishi mumkin, bu ham ma'lum bir DNK ketma-ketligini maqsad qilib oladi va Kas9 ajralish oqsilini chaqiradi. Bu shuni anglatadiki, Cas9 oqsili va 85 ta asosiy uzunlikdagi bir qisqa parcha RNK genomning deyarli har bir joyida DNKni kesish uchun zarurdir. DNKni yagona hidoyatli RNK va Cas9 oqsili ishlab chiqarish uchun DNKni tanishtirish juda oson.
Biroq, boshqa maqsadlar va sink barmoqlari ustida CRISPR texnologiyasining yagona afzalligi - qulay maqsadlar emas. CRISPR tizimi ham ushbu muqobil yondashuvlarga qaraganda ancha samarali.
Misol uchun, Garvarddagi bir guruhda CRISPRning aniqlangan genini tekshiruv natijalari 51% -79% gacha, TALENS samaradorligi esa 34% dan kam bo'lganligini aniqladi. Ushbu yuqori mahsuldorlik tufayli boshqa guruh, CRISPR texnologiyasidan, bir avlod transgenik sichqonchani ishlab chiqarish uchun embrion sichqonlarda genlarni to'g'ridan-to'g'ri urish uchun foydalana oldi. Standart yondashuv, genlarning ikkala nusxasida mutatsiyaga ega bo'lish uchun juftlik nasllarini talab qiladi.
Boshqa nima qilish mumkin?
Bir genni yo'q qilish bilan bir qatorda, ayrim guruhlar ham bir qator o'zgarishlarga ega bo'lgan tizimni boshqa genetik manipulyatsiya uchun qo'llash mumkinligini ham anglab etdilar. Masalan, 2013 yil boshida MITning guruhi genetik DNKga yangi genlarni kiritish uchun CRISPRdan foydalanish mumkinligini ko'rsatdi. Ko'p vaqt o'tmay, UCSF guruhida bakteriyalarda maqsadli genlarni ifodalash uchun CRISPRi deb nomlangan tizimning o'zgartirilgan versiyasi ishlatilgan.
Yaqinda Dyuk universiteti qoshidagi bir guruh genlar guruhlarini faollashtirish uchun tizimning o'zgarishlarini ham o'rnatdi. Bir qator guruhlar hozirgi vaqtda ushbu yondashuvlarning xilma-xilligi bilan turli xil biologik reaktsiyalarga jalb qilinganini aniqlash uchun bir vaqtning o'zida juda ko'p sonli genlarni namoyish qilish uchun ish yuritmoqdalar.
Genetika muhandisining yorqin yangi o'yinchoq
Albatta, genetik muhandislik uchun bu yangi vosita va uni turli xil ilovalar uchun qo'llash uchun shoshilmang. Shu bilan birga, yengish kerak bo'lgan ba'zi qiyinchiliklar mavjud va ko'p hollarda yangi texnologiya bilan bog'liq bo'lganidek, cheklovlar mavjud bo'lgan joyda ishlash uchun vaqt ketadi. Misol uchun, Garvard tadqiqotchilari, CRISPRni maqsadga keltirish dastlabki tarzda o'ylanmagan bo'lishi mumkinligini aniqladi. CRISPR kompleksining tashqi maqsadli ta'sirlari DNKni o'zgartirganda istalgan o'zgarishlarga olib kelishi mumkin.
Qiyinchiliklarga qaramasdan, CRISPR aniq genomik DNKning o'zgarishini engillashtirish uchun ulkan imkoniyatlarga ega ekanligini ko'rsatdi, bu esa tadqiqotchilarga inson genomidagi o'n minglab genlarni qanday ishlashini tezroq tushunishga yordam beradi. Bu faqat kasalliklarni davolash va tashxislashni yaxshilash uchun muhim ahamiyatga ega. Bundan tashqari, qo'shimcha rivojlanish bilan, texnologiya o'zi yangi terapevtik turdagi foydali bo'lishi mumkin. U gen terapiyasi uchun yangi yondashuvni taqdim etishi mumkin. Biroq, bu yutuqlar bir yo'l. Hozirgi vaqtda ushbu yangi tadqiqot vositasining jadal rivojlanishini tomosha qilish va uning imkon beradigan eksperiment turlari haqida o'ylash qiziqarli.
(O'tilganlik sanasi: 30 sentyabr, 2013)