E neien Tool fir Gene Manipulatioun
Et ass eng ganz flexibel Technik, déi d'Fuerscher benotzt kënne fir den Expressionen vun Genen einfach ze veränneren fir hir Funktion ze verstoen.
Wat genee ass CRISPR?
CRISPR steet fir Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats - e wéineg langweilegen Numm fir eng spannende Technologie. Firwat den onbekannte Numm? Et ass, well se als éischt an de spéite 1980er Bakterien entdeckt goufen, wosst keen, wat déi kuerz Strecken vun der wiederholender DNA duerch random DNA-Sequenzen getrennt sinn. Si waren nëmmen e komesch Feature an der Genom DNA vun e puer Bakterien.
Et huet bal 20 Joer gedauert, bis de Jennifer Doudna an der University of California festgestallt huet, datt dës Sequenzen matdeelen, deelweis vun enger viraler DNA, déi d'Bakterien infizéiert haten. Wéi et sech erausstellt, sinn d'CRISPR-Sequenzen eng Zort Immunsystem fir d'Bakterien.
Wéi funktionnéiert et?
Doudnuecht an hir Mataarbechter, Emmanuelle Charpentier, hu schliisslech ugewisen, datt, wann et vu engem Virus infizéiert gouf, Bakterien, déi dës kuerz repetéiert DNA-Stücke haten, déi mat der viraler DNA korrigéiert hunn, se benotze fir RNA ze bilden déi mat der DNA vum Invasiounsvirus verbonne sinn.
Dann, e zweet Stéck RNA aus der random DNA, déi de CRISPR getrennt huet, repetéiert mat engem Protein, deen Cas9 genannt gëtt, interagéiert. Dëse Protein géif d'Virus DNA spuessen an de Virus z'aktivéieren.
D'Fuerscher séier realiséieren, datt dës Kapazitéit vum CRISPR benotzt kënne fir spezifesch DNA Sequenzen auszeschneiden fir Genen ze klappen.
Obwuel aner Techniken, wéi Zink Finger Nukleasen a TALENS, déi benotzt kënne ginn fir spezifesch Plazen an der genomischer DNA ze zielen an ze schneiden, ginn dës Approche op sumpfige Proteine op d'Alternativen zu spezifesche Regiounen an der DNA. Et ass schwéier ze designen an duerchzeféieren mat enger grousser Skala mat vill Genen déi dës fräie Approche benotzen.
Wat mécht et sou nëtzlech?
De CRISPR-System baséiert nëmmen op zwee kuerz Stécker vun der RNA: een, deen mat der zilorientéierter DNA Régioun entsprécht, an eng zweet déi an e Protein dat Cas9 genannt gëtt. Tatsächlech awer et stellt sech eraus datt dës kuerzen RNA Stücke kombinéiert ginn an eng Dual-Function Single-Guide RNA Molekül, déi e gezielt eng spezifesch DNA Sequenz zielt a recrutéiert de Cas9 Splequenprotein. Dëst bedeit datt de Cas9 Protein an e kuerzen Deel vun der RNA, dat ass 85 Basen laang ass all dat wat gebraucht gëtt fir eng DNA zu naischt iwwerall am Genom ze schneiden. Et ass relativ einfach ze DNA z'entwéckelen fir eng eenzeg Leit RNA ze produzéieren an d'Cas9 Protein bal all Zellen déi CRISPR allgemeng zielen.
Allerdings ass d'praktesch Ausrichtung net den eenzegen Avantage vun der CRISPR-Technologie iwwer aner TALENS a Zink Fanger. De CRISPR-System ass och vill méi effizient wéi dës Alternativ Approche.
Zum Beispill, eng Grupp am Harvard fonnt, datt CRISPR e gezielte Gén e 51% -79% vun den Fällen geläscht huet, während d'TALENS-Effizienz manner wéi 34% war. Wéinst dëser grousser Effizienz konnt eng aner Grupp d'CRISPR-Technologie benotzen fir direkt Genen aus embryonalen Mais direkt auszeleeën, fir transgene Mais an enger eenzeger Generatioun ze produzéieren. De Standardconcert erfordert e puer Generatiounen Zucht, fir d'Mutatioun an zwou Exemplare vun engem gezielte Gen ze kréien.
Wat fir aner kann et maachen?
Zousätzlech zum Genannt e Gen eng Grupp hunn och festgestallt, dass, mat e puer Alternativen, de System fir aner Form vu genetesch Manipulatioun benotzt. Zum Beispill, am Ufank 2013, huet eng Grupp vu MIT bewisen, datt CRISPR benotzt ka ginn fir nei Genen an d'genomesch DNA ze setzen. Kuerz drop gouf eng Grupp bei UCSF eng modifizéiert Versioun vum System genannt fir CRISPRi fir d'Expressioun vun Zielgenen an Bakterien ze verdreiefen.
Méi kierzlech huet eng Grupp bei der Herzog Universitéit och eng Variatioun vum System fir Sätze vun Genen aktivéiert. Verschidde Gruppen sinn och elo mat Variatioune vun dësen Approche geschafft, fir eng grouss Zuel vu Genen ze simuléieren fir ze verstoen, wat een an verschidden biologesch Response bäitrieden.
D'Shiny New Toy vun Genetesch Engineering
Et ass sécher eng enorm Aufregung iwwer dëst neit Tool fir genetesch Ingenieurswëssenschaft an de Prett, fir et fir eng Rei vun Applikatiounen anzebezéien. Mee et ginn nach vill Erausfuerderungen, déi iwwerwonne sinn a wéi och am Fall vun neien Technologien et dauert eng Zäit fir ze schaffen, wou d'Grenzen sinn. D'Forscher am Harvard hunn zum Beispill fonnt datt CRISPR Targeting net esou genee wéi ufanks geduecht ass. Off-target Effekter vum CRISPR-Komplex kënnen zu onberechtegten Ännerungen féieren, wann d'DNA verännert gëtt.
Trotz den Erausfuerderunge beweechlech huet CRISPR enorme Potenzial fir d'Verännerung vun genomesche DNA z'erliichtert, déi d'Fuerscher méi séier verstoen wéi d'Zénger vun Tausenden vun Genen am Mënsch Genom funktionnéieren. Dëst eleng huet wichteg Konsekte fir Verbesserungen vun der Krankheet an der Diagnostik. Weider, mat weiderer Entwécklung, kann d'Technologie selwer fir eng nei Typ vun Therapeutik nëtzlech sinn. Et kann vläicht eng nei Approche fir Gentherapie sinn . Awer dës Avancen sinn e Wee. Am Moment ass et just interessant fir d'séier Entwécklung vun deem neie Fuerschungsinstrument ze kucken a iwwer d'Typen vun Experimenten ze denken dat et erlaabt.
(Posted: Sept 30, 2013)