„CRISPR-Cas sistemos“ bakterijose ir virusuose nustato ir sunaikina įsiveržiančias virusų sekas. Tai bakterinė ir archeologinė imuninė sistema, apsauganti nuo virusinių infekcijų. 2012 metais CRISPR-Cas sistema buvo pripažinta a genomas redagavimo įrankis. Nuo tada buvo sukurta daugybė CRISPR-Cas sistemų, kurios buvo pritaikytos tokiose srityse kaip genų terapija, diagnostika, tyrimai ir pasėlių gerinimas. Tačiau šiuo metu turimų CRISPR-Cas sistemų klinikinis naudojimas yra ribotas, nes dažnai pasitaiko netikslinio redagavimo, netikėtų DNR mutacijų ir paveldimų problemų. Tyrėjai neseniai pranešė apie naują CRISPR-Cas sistemą, kuri gali nukreipti ir sunaikinti mRNR ir baltymai Tiksliau susieti su įvairiomis genetinėmis ligomis be pašalinio poveikio ir paveldimų problemų. Pavadinta Craspase, tai pirmoji rodoma CRISPR-Cas sistema baltymų redagavimo funkcija. Tai taip pat pirmoji sistema, galinti redaguoti ir RNR, ir baltymų. Kadangi Craspase įveikia daugybę esamų CRISPR-Cas sistemų apribojimų, ji gali pakeisti genų terapiją, diagnostiką ir stebėjimą, biomedicininius tyrimus ir pasėlių gerinimą.
„CRISPR-Cas sistema“ yra natūrali bakterijų ir archėjų imuninė sistema nuo virusinių infekcijų, kuri identifikuoja, suriša ir suardo viruso geno sekas, kad apsaugotų. Jį sudaro dvi dalys – bakterinė RNR, transkribuota iš viruso geno, įtraukto į bakterijų genomą po pirmosios infekcijos (vadinamos CRISPR, identifikuojančios invazinių virusų genų tikslines sekas) ir susijusio naikintojo. baltymų vadinamas „CRISPR susietas baltymų (Cas)“, kuris suriša ir skaido nustatytas viruso geno sekas, kad apsaugotų bakterijas nuo virusų.
CRISPER reiškia „sugrupuotus reguliariai tarpais išdėstytus trumpus palindrominius kartojimus“. Tai transkribuota bakterinė RNR, kuriai būdingi palindrominiai pasikartojimai.
Palindrominiai pasikartojimai (CRISPR) pirmą kartą buvo aptikti sekose E. coli 1987 m. Francisco Mojica pastebėjo panašias struktūras archėjose, ir būtent jis pirmasis jas pagalvojo kaip apie bakterijų ir archėjų imuninės sistemos dalį. 1995 m. pirmą kartą buvo eksperimentiškai įrodyta, kad bakterijų ir archėjų imuninės sistemos taikinys buvo svetima DNR, o ne mRNR. Virusų sekų identifikavimo ir skilimo mechanizmas rodo, kad tokios sistemos gali būti naudojamos kaip priemonė genomo redagavimas. Nuo tada, kai 2012 m. buvo pripažinta genomo redagavimo priemone, CRISPR-Cas sistema nuėjo labai ilgą kelią kaip tvirtai nustatytas standartas. genų redagavimas sistemą ir rado platų pritaikymo spektrą biomedicinoje, žemės ūkyje, farmacijos pramonėje, įskaitant klinikinę genų terapiją1,2.
Platus pasirinkimas CRISPR-Cas sistemos jau yra nustatytos ir šiuo metu prieinamos DNR/RNR sekų stebėjimui ir redagavimui tyrimams, vaistų patikrai, diagnostikai ir gydymui. Dabartinės CRISPR/Cas sistemos skirstomos į 2 klases (1 ir 2 klasės) ir šešis tipus (I–XI tipas). 1 klasės sistemos turi kelis Cas baltymai kurios turi sudaryti funkcinį kompleksą, kad galėtų susieti ir veikti pagal savo tikslus. Kita vertus, 2 klasės sistemos turi tik vieną didelį Cas baltymų surišti ir degraduoti tikslines sekas, todėl 2 klasės sistemas lengviau naudoti. Dažniausiai naudojamos 2 klasės sistemos yra Cas 9 Type II, Cas13 Type VI ir Cas12 Type V. Šios sistemos gali turėti nepageidaujamų šalutinių poveikių, ty, netikslinio poveikio ir citotoksiškumo.3,5.
Genų terapija Remiantis dabartinėmis CRISPR-Cas sistemomis, klinikinis naudojimas yra ribotas, nes dažnai pasitaiko netikslinio redagavimo, netikėtų DNR mutacijų, įskaitant didelių DNR fragmentų delecijas ir didelius DNR struktūrinius variantus tiek tikslinėse, tiek ne tikslinėse vietose, dėl kurių miršta ląstelės. ir kitos paveldimos problemos.
Craspase (arba CRISPR valdoma kaspazė)
Tyrėjai neseniai pranešė apie naują CRISPER-Cas sistemą, kuri yra 2 klasės III-E tipo Cas7-11 sistema, susijusi su į kaspazę panašia sistema. baltymų todėl pavadintas Craspase arba CRISPR valdoma kaspazė 5 (Kaspazės yra cisteino proteazės, kurios vaidina pagrindinį vaidmenį apoptozėje suardant ląstelių struktūras). Jis gali būti pritaikytas tokiose srityse kaip genų terapija ir diagnostika. Craspase yra valdoma RNR ir nukreipta į RNR, todėl ji nesusijusi su DNR sekomis. Jis gali nukreipti ir sunaikinti mRNR ir baltymai tiksliau siejami su įvairiomis genetinėmis ligomis be pašalinio poveikio. Taigi, su ligomis susijusių genų pašalinimas yra įmanomas suskaidžius mRNR arba baltymų lygiu. Be to, kai susieta su specifiniu fermentu, Craspase taip pat gali būti naudojama baltymų funkcijoms modifikuoti. Pašalinus RNazės ir proteazės funkcijas, Craspase išjungiama (dCraspase). Jis neturi pjovimo funkcijos, bet jungiasi su RNR ir baltymų sekomis. Todėl dCraspase gali būti naudojama diagnostikoje ir vaizdų gavimo srityse, siekiant stebėti ir diagnozuoti ligas ar virusus.
Craspase yra pirmoji CRISPR-Cas sistema, rodanti baltymų redagavimo funkciją. Tai taip pat pirmoji sistema, galinti redaguoti ir RNR, ir baltymus. Jo genų redagavimas funkcija sukelia minimalius netikslinius efektus ir jokių paveldimų problemų. Taigi, Craspase gali būti saugesnis klinikiniam naudojimui ir gydymui nei kitos šiuo metu turimos CRISPR-Cas sistemos 4,5.
Kadangi Craspase įveikia daugybę esamų CRISPR-Cas sistemų apribojimų, ji gali pakeisti genų terapiją, diagnostiką ir stebėjimą, biomedicininius tyrimus ir pasėlių gerinimą. Reikia daugiau tyrimų, kad būtų sukurta patikima tiekimo sistema, skirta tiksliai nukreipti ligą sukeliančius genus ląstelėse, prieš įrodant saugumą ir veiksmingumą klinikiniuose tyrimuose.
***
Nuorodos:
- Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Jo atradimo istorija ir etiniai svarstymai apie jo naudojimą genomo redagavimui. Biochemistry Moscow 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090
- Chao Li et al 2022. Skaičiavimo įrankiai ir ištekliai CRISPR/Cas genomo redagavimui. Genomika, proteomika ir bioinformatika. Prieiga internete 24 m. kovo 2022 d. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006
- van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. ir kt. Į RNR nukreiptos CRISPR-Cas sistemos. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y
- Chunyi Hu et al 2022. Craspase yra CRISPR RNR valdoma, RNR aktyvuota proteazė. Mokslas. 25 m. rugpjūčio 2022 d. 377 tomas, 6612 leidimas. 1278–1285 p. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064
- Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: naujas CRISPR / Cas dviejų genų redaktorius. Functional & Integrative Genomics 23, 98 (2023). Paskelbta: 23 m. kovo 2023 d. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0
***
