Zhang Feng'in ekibi, hızlı virüs tespiti için CRISPR gen düzenleme uygulama sistemini yayınladı
Güçlü bir gen düzenleme teknolojisi olan RISPR, gelecekte insanların kanser ve diğer ölümcül hastalıklarla savaşma şeklini değiştirmeye mahkumdur. Ancak CRISPR'nin potansiyeli bundan çok daha fazlası ... Son araştırmalar, bu gen düzenleme teknolojisinin bulaşıcı hastalıkların teşhisinde de kullanılabileceğini gösteriyor.
13 Nisan'da "Science" dergisinde yayınlanan bir makaleye göre, Broad Institute of MIT ve Harvard University'den Zhang Feng ve James Collins liderliğindeki bir araştırma ekibi, CRISPR'nin tespit etmek için kullanılabilecek yeni bir sürümünü geliştirdi. Zika ve Dang virüsü veya diğer zararlı bakteriler gibi. Bu yepyeni CPRSPR sistemine, düşük maliyetli, kullanımı kolay bir teşhis ve tedavi aracı olması beklenen SHERLOCK adı verilmiştir.
Makale ayrıca SHERLOCK'un Zika ve Dengue virüslerinin yanı sıra Escherichia coli, Pseudomonas ve Klebsiella pneumoniae gibi çeşitli bakteri türlerini etkili bir şekilde tanımlayabildiğine dikkat çekti. Bu bakterilerin neden olduğu enfeksiyonlar gerçekten mide bulantısı ve kusmaya ve hatta yaşamı tehdit etmeye neden olabilir. Ayrıca, sistemin kanser mutasyonlarıyla ilişkili genetik dizileri doğru bir şekilde tanımlayabildiğini ve testin ucuz olduğunu, deney başına yalnızca 61 sent olduğunu gösterdiler.
Kağıt bağlantısı:
Şimdiye kadar, SHERLOCK sistemi sadece laboratuvarda kullanılmış olmasına rağmen. Bununla birlikte, bu sistem çok ucuz olduğu için, bulaşıcı hastalıkları teşhis edebilen el cihazlarındaki uygulama beklentileri de oldukça parlak. Uzmanlar, Zika virüsü veya Ebola virüsünün tespitinde önemli rol oynayacağı konusunda hemfikir.
Ayrıca hayal gücü burada bitmiyor ve yakın gelecekte hamilelik tespiti dahil daha kapsamlı uygulamalar SHERLOCK'u görecek.
Bilim adamları SHERLOCK'u kullanabilecek bazı görevleri listeledi:
Zika virüsünü hastanın kanında veya idrarında birkaç saat içinde tespit edin;
Afrika ve Amerika Birleşik Devletleri'nde Zika virüsünün farklı genetik dizilerini ayırt edin;
E. coli gibi belirli bakteri türlerini tanımlayın;
Direnç genlerinin tespiti;
Aselüler DNA parçalarındaki kanser mutasyonlarını simüle edin;
Kalp hastalığı gibi hastalık riski olup olmadığını belirlemek için tükürük örneklerinden insan genetik bilgilerini hızla okuyun.
Bununla birlikte, bundan önce, araştırmacıların hala üstesinden gelmesi gereken birçok zorluk ve zorluk var. Örneğin, gen dizilerini daha doğru tespit etmek için SHERLOCK sisteminin RNA'nın bir kısmını tekrar tekrar üretmesi gerekir ve bu zorluk tıbbi klinik uygulamalarda daha açık olacaktır.
Bunun ışığında, araştırmacıların aynı anda numunedeki farklı virüsleri veya bakterileri tespit edebilmesi için SHERLOCK'u sürekli olarak yükseltmeleri ve ayarlamaları gerekiyor.
Aslında, daha yaygın olan gen düzenleme araçları olan CRISPR / Cas9'un aksine, bu "Bilim" makalesinde bahsedilen CRISPR / C2c2 veya CRISPR / Cas13a adlı gen düzenleme teknolojisi, RNA-RNA'yı tanımlamak ve kesmek için temel olarak farklı genleri hedefler Tüm yaşam formlarında bulunan büyük bir biyolojik moleküldür. RNA çoğu zaman DNA'nın vücuttaki proteinleri sentezlemesine yardımcı olmak için kullanılır.
Makalenin ortak yazarı ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nde biyomühendislik profesörü olan James Collins, cevaben, C2c2 bir RNA hedefini tanıdığında şaşırtıcı bir şeyin olacağını söyledi: yakındaki hedef olmayan RNA'yı kesecek.
Bu nedenle, bilim adamları CRISPR / C2c2'yi kullanımı kolay bir teşhis aracı olan SHERLOCK olarak tasarlamaya karar verdiler.İş akışı: CRISPR sistemi, insan tükürüğünde, idrarda, kanında, derisinde ve hatta dışkı örneklerinde bulunan belirli virüslerin veya bakterilerin genetiğini tespit etmek için yeniden programlandı. sıra. CRISPR bunu algıladığında, karşılık gelen kesme eylemini gerçekleştirecek ve bir floresan sinyali yayacaktır. Bu nedenle, kana Zika virüsü bulaşmışsa, bilim adamları sinyali görebilir ve hastayı hızlı bir şekilde teşhis ve tedavi edebilir.
zika virüsü
Aslında, 2016 gibi erken bir zamanda, Feng Zhang ve meslektaşları, RNA hedefli CRISPR / Cas13a sistemini, bakteriyel RNA dizilerini kesmek için kullanılabilecek ilk kez tanımladılar. O zamanlar, DNA'yı hedefleyen CRISPR / Cas9 ve CRISPR / Cpf1 sistemlerinden farklı olarak Cas13a'nın hedef RNA'yı kestikten sonra aktif kaldığı ve daha sonra hedef olmayan RNA'yı kesmeye devam ettiği keşfedildi, bu nedenle Zhang Feng'in laboratuvarındaki bilim adamları tarafından ikincil kesme olarak adlandırılıyor. bölünme).
Laboratuvar ekibi ayrıca makalelerinde ve patent belgelerinde, temel araştırma, hastalık teşhisi ve tedavisinde RNA bölünmesi ve yanal bölünme faaliyetlerinin uygulanması da dahil olmak üzere CRISPR / Cas13a teknolojisinin çok çeşitli uygulamalarını açıkladı.
Eylül 2016'da Nature dergisinde yayınlanan bir makalede Jennifer Doudna, Alexandra East-Seletsky ve Berkeley'deki California Üniversitesi'ndeki meslektaşları, RNA'nın varlığını tespit etmek için Cas13a'nın lateral bölünme aktivitesini kullandılar. Ancak bu yöntem milyonlarca molekülün var olmasını gerektirir, bu nedenle birçok araştırma ve klinik uygulamanın gerektirdiği hassasiyetten yoksundur.
Ancak Zhang Feng'in ekibi ile Zika virüs teşhisine adanmış Broad Institute üyesi James Collins arasındaki işbirliği sayesinde bu yöntemin hassasiyeti milyonlarca kat arttı.
James Collins ve Zhang Feng
Zhang Feng ve James Collins ekibinin ortak çabalarıyla, numunedeki DNA veya RNA seviyesini artırmak için vücut sıcaklığına bağlı bir nükleik asit amplifikasyon yöntemi geliştirdiler. Örnekteki DNA seviyesi yükseldiğinde, DNA'yı RNA'ya dönüştürmek için ikinci amplifikasyon turunu uyguladılar, böylece RNA hedefli CRISPR sistemini yaklaşık bir milyon kez daha hassas hale getirdiler ve neredeyse her ortam için uygun oldu.
James Collins şunları söyledi: Bu teknoloji bilimsel araştırma ve hastalık teşhisi için çok önemli, artık herhangi bir nükleik asidi verimli ve rahat bir şekilde tespit edebiliyoruz.
Örneğin, bu teknolojiyi hasta kan örneklerinde eser miktarda kanser DNA'sı tespit etmek için kullanıyoruz, bu da kanserin zaman içinde nasıl geliştiğini ve mutasyona uğradığını anlamamıza yardımcı olacak. Halk sağlığı açısından bu teknoloji, araştırmacıların bir gruptaki ilaca dirençli bakteri oranını izlemelerine yardımcı olabilir ve bilimsel uygulamaları çok heyecan verici olacaktır.
Bu makalenin ortak yazarı ve Broad Institute'un Bulaşıcı Hastalıklar ve Mikrobiyoloji Projesi eş direktörü Ded Hung da CRIPSR / C13a sisteminin keşfedilmesinin heyecan verici olduğunu, ancak daha yapılacak çok iş olduğunu söyledi. Tamamen geliştirilebilir, yaygın ve ortaya çıkan bulaşıcı hastalıkları teşhis etme şeklimizi temelden değiştirecektir.
Aynı zamanda, çeşitli tıbbi senaryolarda hedefe yönelik tedavi giderek daha fazla kullanıldığından, tıp pratisyenleri de giderek daha doğru teşhis araçlarına ihtiyaç duymaktadır. Collins, "Hastalıkları tedavi etme kabiliyetimiz güçlendikçe, hızlı ve düşük maliyetli teşhis prosedürleri halk tarafından giderek daha fazla değer görüyor" dedi.
Bu, SHERLOCK'un kalabalığın arasından sıyrılma fırsatına sahip olacağı anlamına gelir. Hastanın durumunu doğru bir şekilde teşhis etmekle kalmaz, aynı zamanda kanser hastaları için en iyi tedaviyi sağlayabilir.
Bu makalenin ortak yazarı Pardis Sabeti şunları söyledi: SHERLOCK'un özellikle güçlü bir başka yönü, erken aşamada karmaşık ve zaman alıcı doğrulamaya ihtiyaç duymadan tespit için kullanılabilmesidir. Devam eden Zika virüsü salgınından sonra, salgına verilen tepkiyi hızlandırmak için Sabeti ve laboratuvarı üyeleri örnek topluyor, genomlarını hızlı bir şekilde sıralıyor ve ardından verileri paylaşıyor.
Sabeti, sistemin ham numuneleri hızlı bir şekilde işleme yeteneğinin Zika ve diğer birçok bulaşıcı hastalığı teşhis etme şeklimizi değiştireceğini ve bunun sadece başlangıç olduğunu söyledi.
