Yeni teknoloji: CRISPR kullanarak gen düzenleme tedavisini daha güvenli hale getirin!
Kılavuz
Yakın zamanda, Austin'deki Texas Üniversitesi'ndeki bilim adamları, kanser, AIDS ve Huntington hastalığı gibi yaşamı tehdit eden ciddi hastalıkları tedavi etmek için gen düzenleme teknolojisini kullanma konusunda çok önemli bir adım attılar. Şu anda yaygın olarak kullanılan gen düzenleme aracı CRISPR'de düzenleme hatalarını tespit edebilen yeni bir teknoloji geliştirdiler.
Anahtar kelime
Gen, çip, sağlık
arka fon
Belki de birçok insan obezite ve kellik gibi imajı etkileyen hastalıkların ortadan kalkmasını bekliyor ve kanser, AIDS ve hepatit B gibi "tedavi edilemez hastalıklar" tedavi edilebilir. Mümkün mü? Bütün bunlar biraz bilim kurgu gibi geliyor. Bununla birlikte, son teknoloji bir biyoteknolojinin tüm bunları gerçeğe dönüştürmesi bekleniyor ve bu, gen düzenleme teknolojisidir.
Adından da anlaşılacağı gibi, gen düzenleme teknolojisi, belirli gen parçalarının silinmesi, eklenmesi veya yeniden yazılması gibi işlemleri gerçekleştirmek için hedef genlerin "düzenlenmesi" anlamına gelir. Bu teknolojinin HIV'i hücre genomundan çıkarması ve temelde AIDS'i tedavi etmesi bekleniyor. Aynı şekilde kanser ve obezite gibi çevresel ve genetik faktörlerin neden olduğu hastalıkları da yanlış geni değiştirerek tedavi etmesi beklenmektedir.
Daha tipik gen düzenleme teknolojileri, temsili sekansa özel nükleaz teknolojisi olarak ZFN (çinko parmak nükleazları) ve TALEN'dir (transkripsiyon aktivatör benzeri efektör nükleazlar).
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Ayrıca düzenli olarak kümelenmiş kısa palindromik tekrarlar olarak da bilinen CRISPR (Kümelenmiş düzenli aralıklarla kısa palindromik tekrarlar) olan daha verimli ve basit bir gen düzenleme teknolojisi de vardır. Basitçe ifade etmek gerekirse, bakteriler tarafından virüslerle savaşmak ve kendilerini korumak için kullanılan bir sistem olan bir gen editörüdür. Bir virüs istila ettiğinde, genlerini bakterilere entegre eder ve kendi gen replikasyonuna hizmet etmek için bakteri hücrelerini kullanırken, bakteriler viral genleri kromozomlarından çıkarmak için CRISPR sistemini kullanır.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Daha sonra araştırmacılar, bu gen düzenleme teknolojisinin yalnızca bakteri hücrelerinde değil, aynı zamanda diğer organizmalardaki hedef genlerin silinmesi, eklenmesi, etkinleştirilmesi veya engellenmesinde de kullanılabileceğini keşfettiler. Bu hedef genler, insanlarda, farelerde, meyve sineklerinde ve çiftlik hücrelerinde bulunan genleri içerir.
CRISPR teknolojisi, DNA moleküllerini kısa kesebilen bir "moleküler makas" gibidir. O zamandan beri insanlar, endüstriyel üretim için yararlı DNA elde etmek veya genleri değiştirmek için test tüplerinde DNA'yı "kesmek" için bu tip moleküler makasları kullandılar.
(Fotoğraf kredisi: Jenna Luecke ve David Steadman / Texas Üniversitesi, Austin)
Şu anda bilim adamları, hemen hemen tüm organizmaların genetik kodunu düzenlemek için CRISPR gen düzenleme aracını kullandılar. CRISPR gen düzenleme teknolojisi aynı zamanda insan sağlığı üzerinde de büyük bir etkiye sahip olacak. Raporlara göre, bu şema mükemmel olmasa da, bir düzineden fazla klinik çalışma CRISPR'yi insan hücreleri üzerinde kullanmaya başladı.
Teoride, gen düzenleme, belgedeki yinelenen hataları düzeltmek için belgelendirme aracındaki otomatik hata düzeltme işlevini kullanmaya benzer. Bununla birlikte, genleri bulmak ve düzenlemek için kullanılan CRISPR molekülü-proteini, bazen yanlış geni bulur, tıpkı otomatik hata düzeltme işlevinin doğru yazılmış kelimeleri yanlış yazılmış kelimelere dönüştürmesi gibi. Genlerin yanlış düzenlenmesi, sağlıklı hücrelerin kanserli olmasına neden olmak gibi yeni sorunlara yol açacaktır.
Yenilikçilik
Yukarıdaki sorunlara yanıt olarak, Austin'deki Texas Üniversitesi'ndeki bilim adamları, yakın zamanda yaygın olarak kullanılan gen düzenleme aracı CRISPR'deki düzenleme hatalarını tespit edebilen yeni bir teknoloji geliştirdiler. Araştırma Cell dergisinde yayınlandı.
Bu yeni yöntem, CRISPR molekülünü tüm insan genomu boyunca hızla test edebilir, böylece hedef dışındaki diğer DNA parçalarıyla nasıl etkileşime gireceğini tahmin edebilir. Araştırmacılar, bu yeni yöntemin, doktorların güvenliği ve etkinliği sağlamak için bireysel hastalara gen terapisi uygulamalarına yardımcı olacak bir dönüm noktası adımı olduğunu söyledi. Austin'deki Texas Üniversitesi Moleküler Biyolojik Bilimler Bölümü'nde yardımcı doçent olan ve projenin baş araştırmacısı Ilya Finkelstein şunları söyledi:
"Genetik kodunuzda yaklaşık bir milyon farklı site var. Bu genetik çeşitlilik nedeniyle, insan gen düzenleme her zaman özelleştirilmiş bir terapi olacaktır."
teknoloji
Araştırmacılar, kendin yap yöntemleriyle ekipman ve yazılım geliştiriyor ve CHAMP (Çip Hibritleştirilmiş Afinite Haritalama Platformu) "Çip Hibritleştirilmiş Yakınlık Haritalama Platformu" geliştirmek için mevcut laboratuvar teknolojisini kullanıyor. Bu testin özü, bilimsel araştırma ve tıpta yaygın olarak kullanılan standart bir yeni nesil genom dizileme çipidir.
Aşağıdaki şekil, CRISPR ile hedef dışındaki DNA parçaları arasındaki etkileşimi tespit etmek için Finkelstein ve diğerleri tarafından geliştirilen yeni bir teknolojiyi göstermektedir. Illumina tarafından üretilen standart bir genom sıralama slaytıdır (aka "akış hücresi").
(Resim kaynağı: Wikimedia kullanıcısı Bainscou)
Aşağıdaki görüntü, yeni nesil dizileme akış hücresinin yüzeyindeki floresan etiketli DNA'nın bir görüntüsüdür. Görüntü, prizma tipi bir TIRF mikroskobu ile toplandı ve CHAMP için kullanıldı. CHAMP, yüksek verimli, protein DNA'sının kantitatif analizi ve sentetik ve kromozomal DNA arasındaki etkileşim için yeni bir tanımlama çerçevesidir.
(Fotoğraf kredisi: Stephen K. Jones Jr./Univ. Of Texas at Austin)
Diğer iki önemli faktör şunlardır: çipi mikroskop altına yerleştirmek için kullanılan 3B baskılı taban ve sonuçları analiz etmek için kullanılan açık kaynaklı yazılım. Açık kaynak, diğer araştırmacıların bu teknolojiyi CRISPR ile ilgili deneylerde kolayca çoğaltmasına yardımcı olur.
değer
Austin'deki Texas Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırmacı ve makalenin baş yazarlarından biri olan Stephen Jones şunları söyledi:
"CRISPR'yi insan sağlığını iyileştirmek için kullanacaksak, ikincil hasarın en aza indirilmesini sağlamalıyız. Bu araştırma bir yol gösteriyor."
Austin'deki Texas Üniversitesi Moleküler Biyolojik Bilimler Bölümü'nde profesör, Uygulamalı Araştırma Laboratuvarı başkan yardımcısı ve makalenin ortak yazarlarından Andy Ellington, bu teknolojinin yeni teknolojinin öngörülemeyen yan etkilerini de gösterdiğini söyledi. Ellington şöyle dedi:
"Yeni nesil genom dizileme teknolojisi, genleri okumak için icat edildi, ancak şimdi bu teknolojiyi bir adım öteye taşıyarak CRISPR'nin genlerle nasıl etkileşime girdiğini açıklamamıza izin veriyoruz. Ilya gibi yaratıcı insanlar icat etti Bu teknoloji ve onu yeni alanlara genişletin. "
Bu çalışma aynı zamanda araştırmacıların, hedefleri seçmek için CRISPR moleküllerinin söylenmemiş kurallarını keşfettikleri için, gerçek genom üzerinde test etmeden önce bile belirli bir CRISPR'nin hangi DNA fragmanlarıyla etkileşime gireceğini tahmin etmelerine yardımcı olabilir. Örneğin, "Cascade" olarak da adlandırılan test edilen CRISPR'nin, DNA dizisinin üçüncü harfiyle diğer harflerden daha az ilgilendiğini buldular. Jones şunları söyledi:
"Dolayısıyla, 'gömlek' kelimesini ararsanız, 'kısa' kelimesini bulmak mümkün, bu da iyi olabilir."
Bu mantığa aykırı gelebilir, ancak çok faydalıdır. CRISPR, istilacı virüslerin hızlı yayılmasını önlemek için bakterilerin doğal savunma sisteminden türetilmiştir. İyi bir savunma sistemi, virüsün genetik kodundaki küçük değişiklikleri görebilir.
Bu kuralların daha iyi anlaşılması, belirli bir CRISPR molekülünün hangi DNA fragmanlarıyla etkileşime girme olasılığının yüksek olduğunu tahmin etmek için daha iyi bilgisayar modellerinin geliştirilmesini kolaylaştıracak ve kişiselleştirilmiş gen tedavilerinin geliştirilmesinde zamandan ve paradan tasarruf sağlayacaktır.
Referans
[1] https://news.utexas.edu/2017/06/29/safer-gene-editing-therapy-using-crispr
[2]
Değişimi daha fazla tartışması gereken arkadaşlar, lütfen yazarla doğrudan WeChat: JohnZh1984 üzerinden iletişime geçin veya WeChat genel hesabını izleyin: IntelligentThings.
