បដិវត្តន៍ការកែសម្រួលហ្សែន៖ ការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យា CRISPR/Cas ក្នុងការអនុវត្តជីវវេជ្ជសាស្ត្រ
បច្ចេកវិទ្យា CRISPR/Cas ដែលដើមឡើយត្រូវបានគេរកឃើញថាជាប្រព័ន្ធភាពស៊ាំសម្របខ្លួននៅក្នុងប្រូការីយ៉ូតដើម្បីសម្គាល់ និងកាត់បន្ថយអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីកដែលឈ្លានពាន បានវិវត្តទៅជាឧបករណ៍ដ៏មានឥទ្ធិពលសម្រាប់ការកែសម្រួលហ្សែននៅក្នុងកោសិកាថនិកសត្វ។ ប្រូតេអ៊ីន SpCas9 ដែលមានប្រភពមកពី ស្ទ្រីបតូកូក ភីយ៉ូហ្សែនគឺជាប្រូតេអ៊ីន Cas ដំបូងគេដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់ឡើងវិញសម្រាប់ការកែសម្រួលហ្សែន ដោយពឹងផ្អែកលើ RNA ណែនាំសំយោគ (sgRNA) ដើម្បីកំណត់គោលដៅលំដាប់នុយក្លេអូទីតជាក់លាក់នៅក្នុងហ្សែន។
sgRNA មានលំដាប់ scaffold ដែលចាំបាច់សម្រាប់ការភ្ជាប់ Cas9 និង spacer 20-nucleotide ដែលអាចប្ដូរតាមបំណងបាន ដែលកំណត់គោលដៅហ្សែន។ សម្រាប់ការបំបែកខ្សែពីរជាន់ (DSB) ដែលមានប្រសិទ្ធភាព លំដាប់ spacer ត្រូវតែបំពេញតាមលក្ខណៈវិនិច្ឆ័យពីរ៖ វាមិនគួរផ្គូផ្គងជាមួយ DNA ហ្សែនផ្សេងទៀតទេ ហើយត្រូវតែនៅជាប់នឹងលំដាប់ protospacer adjacent motif (PAM) ដែលចាំបាច់សម្រាប់ការភ្ជាប់ Cas9។
សកម្មភាពកាត់ពីររបស់ Cas9 ពឹងផ្អែកលើកន្លែងសកម្មពីររបស់វាគឺ RuvC និង HNH ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការបង្កើត DSB យ៉ាងច្បាស់លាស់។ អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើតកម្មវិធីជាច្រើនដោយប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធ CRISPR/Cas រួមមាន៖
-
ការត្រួតពិនិត្យហ្សែនទាំងមូល៖ តាមរយៈការសាងសង់បណ្ណាល័យ sgRNA ដ៏ទូលំទូលាយមួយ និងការអនុវត្តសម្ពាធជ្រើសរើស អ្នកស្រាវជ្រាវអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណហ្សែនសំខាន់ៗសម្រាប់ការរស់រានមានជីវិតរបស់កោសិកាក្រោមលក្ខខណ្ឌផ្សេងៗ។
-
ការធ្វើឱ្យសកម្ម និងការបង្ក្រាបហ្សែន៖ ដោយប្រើប្រាស់ dCas9 ដែលខ្វះសកម្មភាពនុយក្លេអាស អ្នកស្រាវជ្រាវអាចគ្រប់គ្រងការបញ្ចេញហ្សែនដោយការបញ្ចូល dCas9 ជាមួយនឹងសារធាតុធ្វើឱ្យសកម្មប្រតិចារិក ឬសារធាតុទប់ស្កាត់ ដែលអាចឱ្យមានការរុករកលម្អិតអំពីមុខងារហ្សែន។
-
ការកែសម្រួលអេពីហ្សែន៖ dCas9 អាចត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីកែប្រែ DNA ឬអ៊ីស្តូន ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរអេពីហ្សែនគោលដៅ ដែលអាចធ្វើឱ្យកើនឡើង ឬបិទការបញ្ចេញហ្សែន។
-
ការថតរូបភាពក្រូម៉ាទីន៖ តាមរយៈការផ្សំ dCas9 ជាមួយប្រូតេអ៊ីន fluorescent អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រអាចមើលឃើញទីតាំងហ្សែនជាក់លាក់នៅក្នុងកោសិការស់ ដែលបង្កើនការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីឌីណាមិកក្រូម៉ាទីន។
-
ការកំណត់អត្តសញ្ញាណប្រូតេអ៊ីនចង DNA/RNA៖ ការភ្ជាប់ CRISPR/Cas ជាមួយនឹងបច្ចេកវិទ្យាដាក់ស្លាកជិតៗអាចឱ្យមានការកំណត់អត្តសញ្ញាណប្រូតេអ៊ីនដែលមានអន្តរកម្មជាមួយតំបន់ហ្សែនជាក់លាក់។
-
ការវិវត្តន៍ម៉ូលេគុល៖ ប្រព័ន្ធនេះអាចណែនាំការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងលំដាប់ DNA គោលដៅ ដែលជួយសម្រួលដល់ការសិក្សាអំពីមុខងារហ្សែនក្រោមសម្ពាធជ្រើសរើស។
-
ការបញ្ចូលដែលសម្របសម្រួលដោយ Transposon៖ តាមរយៈការរួមបញ្ចូលគ្នានៃប្រូតេអ៊ីន Cas ជាមួយនឹង transposases អ្នកស្រាវជ្រាវអាចសម្រេចបាននូវការរួមបញ្ចូលគ្នាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃ DNA ខាងក្រៅទៅក្នុងហ្សែន។
-
ការលុបបំណែកធំៗ៖ ប្រព័ន្ធ CRISPR-Cas3 អនុញ្ញាតឱ្យមានការដកចេញនូវលំដាប់ DNA ធំៗ ដែលផ្តល់នូវមធ្យោបាយព្យាបាលថ្មីសម្រាប់ការឆ្លងមេរោគ។
-
ការផ្ទុកអង្គចងចាំ៖ gRNA ដែលកំណត់គោលដៅដោយខ្លួនឯងអាចបង្កើតការផ្លាស់ប្តូរអចិន្ត្រៃយ៍ដែលបម្រើជាសញ្ញាសម្គាល់ជីវសាស្រ្តសម្រាប់ព្រឹត្តិការណ៍ជាក់លាក់ ដែលបើកផ្លូវសម្រាប់ការតាមដានកម្រិតខ្ពស់នៃការឆ្លើយតបកោសិកា។
-
ការរកឃើញមេរោគ៖ ប្រព័ន្ធ CRISPR/Cas ត្រូវបានអនុវត្តដោយជោគជ័យក្នុងការរកឃើញវីរុសយ៉ាងឆាប់រហ័ស រួមទាំងមេរោគអេដស៍ និង SARS-CoV-2 ដែលជួយបង្កើនសមត្ថភាពវិនិច្ឆ័យ។
-
ការច្នៃប្រឌិតព្យាបាលដោយហ្សែន៖ ការណែនាំអំពីថ្នាំកែសម្រួលហ្សែនដំបូងដែលមានមូលដ្ឋានលើ CRISPR/Cas9 គឺ CASGEVY™ តំណាងឱ្យព្រឹត្តិការណ៍សំខាន់មួយក្នុងការព្យាបាលជំងឺកោសិកាឈាមសរាងកណ្ដៀវ (SCD) និងជំងឺ β-thalassemia ដែលពឹងផ្អែកលើការបញ្ចូលឈាម (TDT)។ ថ្នាំនេះ ដែលត្រូវបានអនុម័តនៅក្នុងតំបន់ជាច្រើន បង្ហាញពីសក្តានុពលសម្រាប់ការកែសម្រួលហ្សែនដើម្បីផ្លាស់ប្តូរវិធីសាស្រ្តព្យាបាល។
ដោយសារវិស័យកែសម្រួលហ្សែនបន្តរីកចម្រើន ការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យា CRISPR/Cas កំពុងពង្រីកយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ ជាមួយនឹងការវិនិយោគដ៏សំខាន់របស់រដ្ឋាភិបាលលើជីវបច្ចេកវិទ្យា និងវេជ្ជសាស្ត្រជាក់លាក់ មានការរកឃើញជាបន្តបន្ទាប់ក្នុងការព្យាបាលកែសម្រួលហ្សែនសម្រាប់ជំងឺផ្សេងៗ រួមទាំងជំងឺហ្សែន ជំងឺមហារីក និង... ជំងឺអូតូអ៊ុយមីន។