Metoda CRISPR/Cas

MetODACRISPR/CAS

Wyjaśnienie

Co dzięki temu uzyskamy?

Edycja genów z wykorzystaniem techniki CRISPR-Cas

CRISPR jako metoda inżynierii genetycznej

Wyniki badań i modyfikacji przy użyciu metody CRISPR/Cas

Metoda CRISPR/Cas

Pełna nazwa: ang. Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats pl. zgrupowane, regularnie rozproszone, krótkie, powtarzające się sekwencje palindromiczne Czym jest CRISPR/Cas? Jest to metoda inżynierii genetycznej, pozwalająca na manipulacje genomem danego organizmu, a także mechanizm immunologiczny bakterii, na podstawie którego powstała owa metoda.

Człowiek jest modelem świata - Leonardo da Vinci

Co dzięki temu uzyskamy?

Będziemy w stanie edytować genomy w służbie człowieka

• Pierwszą rzecz, jaką bierzemy na tapetę to choroby genetyczne. Jak sama nazwa wskazuje powstają w wyniku błędu w materiale genetycznym, czyli DNA. Rodzaj błędu może być różny tak samo jak miejsce jego wystąpienia. Przy uwzględnieniu, że ludzkie DNA w jednej komórce ciała składa się z ok. 3 miliardów nukleotydów, możliwości powstania błędu są ogromne. Od razu na myśl rzuca się pomysł wykorzystania metod edycji DNA, aby te błędy naprawić. W obrębie chorób genetycznych występują takie, które są powodem pomyłki w obrębie tylko jednego genu, czyli choroby jednogenowe i obecnie uważa się, że jest ich ok. 10 000.
• Kolejnym pomysłem zastosowania metody CRISPR-Cas9 jest walka z malarią, która co roku zabija nawet 3 miliony ludzi na świecie.
• Oraz wiele innych ciekawych pomysłów

Edycja genów z wykorzystaniem techniki CRISPR-Cas

Jak ten proces działa?

Cas9 ma kilka innych bolączek. Po pierwsze: PAM. Po drugie: długość sekwencji wzorcowej – tylko 22 nukleotydy. Po trzecie: enzym Cas9 dopuszcza nieścisłość w dopasowaniu sgRNA do sekwencji docelowej – to znaczy, że nawet jeśli jeden czy dwa z tych 22 nukleotydów nie pasują, to i tak przetnie (pod warunkiem, że obecna jest sekwencja PAM). Po czwarte: sam proces cięcia jest mało wydajny – wynika to po prostu z kinetyki tego enzymu. Po piąte: Cas9, zwłaszcza najpopularniejszy SpCas9, jest enzymem dość dużym. To oznacza, że nie jest łatwo dostarczyć go do komórki. Większość metod wykorzystuje do tego celu plazmidy – kołowe cząsteczki kwasu nukleinowego, na których zakodowany jest enzym Cas9, a także sgRNA. Taki plazmid wstrzykiwany jest do komórek, które potem same na jego podstawie produkują zarówno Cas9, jak i sgRNA. Jednak rozmiar plazmidów jest ograczniony – SpCas9, które zbudowane jest z ponad 1300 aminokwasów, ma zaś bardzo długą sekwencję własnego DNA, która zajmuje cenne miejsce w plazmidzie.

Historia odkrycia

W 1987 roku japoński naukowiec Yoshizumi Ishino odkrył, że bakterie Escherichia coli posiadają w swoim materiale genetycznym, w ściśle określonym miejscu, kilka powtarzających się sekwencji. Ich funkcję odkryły w 2005 roku trzy niezależnie pracujące zespoły. Okazało się, że jest to genotyp bakteriofagów, co sugerowało, że odkryto jeden z mechanizmów obrony immunologicznej u bakterii.

W 2012 roku Jennifer Doudna i Emmanuelle Charpentier opublikowały badania wykazujące, że CRISPR-Cas9 można programować za pomocą RNA tak, by modyfikowało DNA. Stało się to jednym z najważniejszych odkryć w historii biologii. W 2020 roku Doudna i Charpentier otrzymały za swoje odkrycie nagrodę Nobla.

CRISPR jako metoda inżynierii genetycznej

W przypadku metody CRISPR możliwe jest dokonywanie bardzo precyzyjnej edycji genomu docelowej komórki. Jest to poza tym metoda stosunkowo tania, wydajna i prosta w wykonaniu. Jedyne, co jest wymagane przy dokonywaniu transformacji genetycznej, to odpowiednie gRNA oraz zadbanie o dostępność enzymu Cas (najczęściej Cas9) w komórce docelowej.

Wyniki badań i modyfikacji przy użyciu metody CRISPR/Cas

W czerwcu 2018 naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley opublikowali pracę wykorzystującą metodę CRISPR/Cas9 do leczenia osób z łamliwym chromosomem X. Wykorzystali oni jony złota jako nośnik dla enzymu tnącego DNA i przetransportowali go do mózgu. Jego celem była edycja genów dla receptora neuroprzekaźnika i zmniejszenie dzięki temu zachowań charakterystycznych dla tego zespołu.

George Bernard Shaw

Człowiek rozsądny dostosowuje się do świata. Człowiek nierozsądny usiłuje dostosować świat do siebie. Dlatego wielki postęp dokonuje się dzięki ludziom nierozsądnym.

2021-05-07 19:19

Koniec :)

Sandra Stefańska 1c