Гендерді редакциялаудағы төңкеріс: биомедициналық қолданбалардағы CRISPR/Cas технологиясындағы жетістіктер

Бастапқыда прокариоттарда басып кіретін нуклеин қышқылдарын тану және кесу үшін бейімделгіш иммундық жүйе ретінде ашылған CRISPR/Cas технологиясы сүтқоректілер жасушаларында гендерді редакциялаудың қуатты құралына айналды. SpCas9 ақуызы, алынған Streptococcus pyogenes, геномды редакциялау үшін қайта өңделген алғашқы Cas ақуызы, геном ішіндегі нақты нуклеотидтік тізбектерді нысанаға алу үшін синтетикалық бағыттаушы РНҚ-ға (sgRNA) сүйенеді.

sgRNA құрамында Cas9 байланысуы үшін қажетті құрылымдық тізбек және геномдық нысананы анықтайтын теңшелетін 20-нуклеотидті спейсер бар. Тиімді қос тізбекті үзілістер (DSB) үшін спейсер тізбегі екі критерийге сәйкес келуі керек: ол басқа геномдық ДНҚ-мен толықтырушы жұптаспауы керек және Cas9 байланысуы үшін маңызды болып табылатын протоспейсердің көршілес мотивінің (PAM) тізбегіне көршілес болуы керек.

Cas9 қос кесу белсенділігі оның екі белсенді орталығына, RuvC және HNH-ге негізделген, бұл DSB-нің дәл түзілуіне мүмкіндік береді. Зерттеушілер CRISPR/Cas жүйесін пайдалана отырып, әртүрлі қолданбаларды әзірледі, соның ішінде:

1. Геномды толық нокаутқа тексеру: Зерттеушілер кешенді sgRNA кітапханасын құру және селективті қысым жасау арқылы әртүрлі жағдайларда жасушалардың тіршілігі үшін маңызды гендерді анықтай алады.

2. Гендерді белсендіру және басу: Нуклеаза белсенділігі жоқ dCas9-ды пайдалана отырып, зерттеушілер dCas9-ды транскрипциялық активаторлармен немесе репрессорлармен біріктіру арқылы ген экспрессиясын реттей алады, бұл ген функцияларын егжей-тегжейлі зерттеуге мүмкіндік береді.

3. Эпигенетикалық редакциялау: dCas9 ДНҚ немесе гистондарды өзгерту үшін жасалуы мүмкін, бұл ген экспрессиясын жоғарылататын немесе өшіретін мақсатты эпигенетикалық өзгерістерге мүмкіндік береді.

4. Хроматинді бейнелеу: dCas9 флуоресцентті ақуыздармен біріктіру арқылы ғалымдар тірі жасушалардағы нақты геномдық орындарды көрнекі түрде көрсете алады, бұл хроматин динамикасын түсінуімізді жақсартады.

5. ДНҚ/РНҚ байланыстырушы ақуыздарды анықтау: CRISPR/Cas-ты жақындықты белгілеу технологияларымен біріктіру белгілі бір геномдық аймақтармен әрекеттесетін ақуыздарды анықтауға мүмкіндік береді.

6. Молекулалық эволюция: Жүйе мақсатты ДНҚ тізбектеріне мутацияларды енгізе алады, бұл селективті қысым кезінде ген функциясын зерттеуді жеңілдетеді.

7. Транспозон арқылы енгізу: Cas ақуыздарын транспозазалармен біріктіру арқылы зерттеушілер экзогендік ДНҚ-ны геномға тиімді интеграциялауға қол жеткізе алады.

8. Үлкен фрагменттерді жою: CRISPR-Cas3 жүйесі вирустық инфекцияларға жаңа терапиялық жолдармен қамтамасыз ете отырып, үлкен ДНҚ тізбектерін жоюға мүмкіндік береді.

9. Жад сақтау орны: Өзін-өзі нысанаға алатын gRNA-лар белгілі бір оқиғалар үшін биологиялық маркерлер ретінде қызмет ететін тұрақты мутацияларды жасай алады, бұл жасушалық реакцияларды озық бақылауға жол ашады.

10. Вирусты анықтау: CRISPR/Cas жүйелері АИТВ және SARS-CoV-2 сияқты вирустарды жылдам анықтауда сәтті қолданылып, диагностикалық мүмкіндіктерді арттырды.

11. Гендік терапия инновациялары: CRISPR/Cas9 негізіндегі алғашқы генді редакциялау препараты CASGEVY™-тің енгізілуі орақ жасушалы анемияны (SCD) және қан құюға тәуелді β-талассемияны (TDT) емдеудегі маңызды кезең болып табылады. Бірнеше аймақта мақұлданған бұл препарат терапиялық тәсілдерді өзгерту үшін генді редакциялау әлеуетін көрсетеді.

Гендерді редакциялау саласы дамып келе жатқандықтан, CRISPR/Cas технологиясын қолдану саласы тез кеңеюде. Биотехнология мен дәл медицинаға үкіметтің айтарлықтай инвестиция салуымен генетикалық бұзылулар, қатерлі ісіктер және т.б. сияқты әртүрлі ауруларды емдеуде гендерді редакциялау терапиясында үздіксіз жетістіктерге қол жеткізілуде. Аутоиммунды аурулар.