Една от най-новите молекулярни техники, осъществяваща революция в геномното инженерство, използва системата CRISPR-Cas9.
Всичко започва през 2011, когато на научна конференция в Пуерто Рико се срещат Дженифър Дудна (Jennifer Doudna) и Еманюел Шарпантие (Emmanuelle Charpentier). По това време Шарпентие изучава протеин, разрязващ вирусите, нападащи бактерията S. Thermophilus. Протеинът носи името Cas9. Дудна също изучава Cas протеини. Двете започват международно сътрудничество, чиято цел е да разберат как изглежда този протеин и как функционира. Тяхната обща работа довежда до статията, публикувана в сп. Science през 2012, която дава нова насока към преодоляването на нерешими досега проблеми. Оттогава непрекъснато излизат нови статии за приложението на тази техника при различни видове животни и микроорганизми.
CRISPR елементите са открити още през 1987, но едва 25 години по-късно изследователите започват да откриват множеството им приложения и да оценяват тяхното значение. Именно Дудна и Шарпентие са едни от първите, които осъзнават потенциала на тази техника. Тези структури представляват повтарящи се елементи в молекулата на ДНК, които са част от имунната система на бактериите, помагаща им да се борят срещу атакуващите ги вируси. CRISPR е съкращение от clustered, regularly interspaced, short palindromic repeat, което означава – групирани, равномерно разпределени, кратки палиндромни повторения. Както подсказва името, те се състоят от повторения от нуклеотиди (градивните единици на ДНК), разделени от участъци взети от вируси, наречени „спейсъри”. Тези повторения могат да се четат по един и същи начин от ляво надясно или обратно. Например последователността ACCTAGGT и нейното допълнение в обратен ред TGGATCCA могат да се четат по този начин. Повторения с такова свойство се наричат палиндроми и се срещат и в живота, такива са думите: „сос”, „боб” или „потоп”.
CRISPR са свързани с гени, участващи в процесите на репарация (поправка) и рекомбинация (обмяна на гени между различни хромозоми) на ДНК. Бактериите могат да включат в себе си къси участъци от вируси в CRISPR елементи, за да станат устойчиви срещу тях.
Cas са гени, които кодират протеини, свързани с CRISPR. Ензимът Cas9 може да бъде програмиран да отрязва желани участъци от ДНК, благодарение на водещи молекули РНК, които да ги насочват.
Тази система е използвана за едновременното създаване на мутации при 5 гена в ембрионални миши стволови клетки, което ще помогне за изучаването на взаимодействията между гените.
Също така в чернодробни клетки на мишки (миши модели), използвани за изследване на човешката наследствена болест тирозинемия, е коригирана причиняващата я мутацията. Тирозинемията е болест, характеризираща се с повишени нива на аминокиселината тирозин в кръвта.
При друго изследване в половите клетки на миши модели, е поправена генната мутация, предизвикваща мускулна дистрофия на Дюшен.
В началото на 2015 е публикувана статия от китайски учени за прилагането на тази нова техника при човешки зиготи. CRISPR-Cas9 отрязва единия от гените, който при мутация предизвиква наследственото заболяване β-таласемия. Използваните зиготи са трипроядрени, което означава че могат да се развиват само в лабораторни условия и оцеляват няколко дни.
В обобщение тази техника може да се използва за анализиране на генните функции, за проследяване на развитието на ракови и други заболявания, за коригиране на мутациите, причиняващи наследствени заболявания. Може да се прилага при растения и гъби, за да се промени скоростта и насоката на земеделските изследвания.
На Дженифър Дудна и Еманюел Шарпантие е присъдена наградата за 2015 Breakthrough Prize in Life Sciences, за тяхната революционна работа за CRISPR / Cas9
Използвани източници:
A Programmable Dual-RNA–Guided DNA Endonuclease in Adaptive Bacterial Immunity, Martin Jinek, Krzysztof Chylinski, Ines Fonfara, Michael Hauer, Jennifer A. Doudna1, Emmanuelle Charpentier
One-Step Generation of Mice Carrying Mutations in Multiple Genes by CRISPR/Cas-Mediated Genome Engineering, Haoyi Wang, Hui Yang, Chikdu S. Shivalila1, Meelad M. Dawlaty, Albert W. Cheng, Feng Zhang, Rudolf Jaenisch
Genome editing with Cas9 in adult mice corrects a disease mutation and phenotype, Hao Yin, Wen Xue, Sidi Chen, Roman L Bogorad, Eric Benedetti, Markus Grompe, Victor Koteliansky, Phillip A Sharp, Tyler Jacks & Daniel G Anderson
CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes, Puping Liang, Yanwen Xu, Xiya Zhang, Chenhui Ding, Rui Huang, Zhen Zhang, Jie Lv, Xiaowei Xie, Yuxi Chen, Yujing Li, Ying Sun, Yaofu Bai, Zhou Songyang, Wenbin Ma, Canquan Zhou, Junjiu Huang
Cracking the Code: Jennifer Doudna and Her Amazing Molecular Scissors, Sabin Russell
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари