ປະຕິວັດການແກ້ໄຂພັນທຸກໍາ: ຄວາມກ້າວໜ້າໃນເຕັກໂນໂລຊີ CRISPR/Cas ໃນການນໍາໃຊ້ດ້ານຊີວະວິທະຍາ
ເທັກໂນໂລຢີ CRISPR/Cas, ເຊິ່ງຖືກຄົ້ນພົບໃນເບື້ອງຕົ້ນວ່າເປັນລະບົບພູມຕ້ານທານແບບປັບຕົວໃນໂປຣແຄຣິໂອດເພື່ອຮັບຮູ້ ແລະ ຕັດກົດນິວເຄຼຍອິກທີ່ບຸກລຸກ, ໄດ້ພັດທະນາໄປສູ່ເຄື່ອງມືທີ່ມີປະສິດທິພາບສຳລັບການແກ້ໄຂພັນທຸກໍາໃນຈຸລັງສັດລ້ຽງລູກດ້ວຍນົມແມ່. ໂປຣຕີນ SpCas9, ທີ່ໄດ້ມາຈາກ ເຊື້ອແບັກທີເຣຍ Streptococcus pyogenes, ເປັນໂປຣຕີນ Cas ທຳອິດທີ່ຖືກນຳມາໃຊ້ໃໝ່ສຳລັບການແກ້ໄຂຈີໂນມ, ໂດຍອາໄສ RNA ນຳພາສັງເຄາະ (sgRNA) ເພື່ອແນໃສ່ລຳດັບນິວຄລີໂອໄທດ໌ສະເພາະພາຍໃນຈີໂນມ.
sgRNA ປະກອບດ້ວຍລຳດັບ scaffold ທີ່ຈຳເປັນສຳລັບການຜູກມັດ Cas9 ແລະ ຕົວແຍກ 20-nucleotide ທີ່ສາມາດປັບແຕ່ງໄດ້ ເຊິ່ງກຳນົດເປົ້າໝາຍຈີໂນມ. ສຳລັບການແຍກສາຍສອງເສັ້ນທີ່ມີປະສິດທິພາບ (DSB), ລຳດັບຕົວແຍກຕ້ອງຕອບສະໜອງສອງເງື່ອນໄຂຄື: ມັນບໍ່ຄວນຈັບຄູ່ກັບ DNA ຈີໂນມອື່ນໆ ແລະ ຕ້ອງຢູ່ຕິດກັບລຳດັບ motif ທີ່ຢູ່ຕິດກັນຂອງໂປຣໂຕສະເປເຊີ (PAM), ເຊິ່ງຈຳເປັນສຳລັບການຜູກມັດ Cas9.
ກິດຈະກຳການຕັດຄູ່ຂອງ Cas9 ແມ່ນອີງໃສ່ສອງສະຖານທີ່ທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວຂອງມັນຄື RuvC ແລະ HNH, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດສ້າງ DSB ໄດ້ຢ່າງແມ່ນຍຳ. ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ພັດທະນາແອັບພລິເຄຊັນທີ່ຫຼາກຫຼາຍໂດຍນຳໃຊ້ລະບົບ CRISPR/Cas, ລວມທັງ:
-
ການກວດຄັດກອງຈີໂນມທັງໝົດ: ໂດຍການສ້າງຫ້ອງສະໝຸດ sgRNA ທີ່ສົມບູນແບບ ແລະ ການນຳໃຊ້ຄວາມກົດດັນແບບເລືອກເຟັ້ນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດລະບຸພັນທຸກໍາທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການຢູ່ລອດຂອງເຊລພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂຕ່າງໆ.
-
ການກະຕຸ້ນ ແລະ ການສະກັດກັ້ນຂອງຍີນ: ໂດຍການນໍາໃຊ້ dCas9, ເຊິ່ງຂາດກິດຈະກໍາຂອງ nuclease, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດຄວບຄຸມການສະແດງອອກຂອງ gene ໂດຍການເຊື່ອມໂຍງ dCas9 ກັບຕົວກະຕຸ້ນການຖອດລະຫັດ ຫຼື ຕົວຍັບຍັ້ງ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ສາມາດສໍາຫຼວດລາຍລະອຽດຂອງໜ້າທີ່ຂອງ gene ໄດ້.
-
ການແກ້ໄຂທາງພັນທຸກໍາຂອງອີພີເຈເນຕິກ: dCas9 ສາມາດຖືກອອກແບບມາເພື່ອດັດແປງ DNA ຫຼື histones, ເຊິ່ງຊ່ວຍໃຫ້ມີການປ່ຽນແປງ epigenetic ເປົ້າໝາຍທີ່ສາມາດຄວບຄຸມ ຫຼື ຢຸດການສະແດງອອກຂອງ gene ໄດ້.
-
ການຖ່າຍພາບໂຄຣມາຕິນ: ໂດຍການລວມ dCas9 ກັບໂປຣຕີນ fluorescent, ນັກວິທະຍາສາດສາມາດເບິ່ງເຫັນສະຖານທີ່ genomic ສະເພາະໃນຈຸລັງທີ່ມີຊີວິດ, ເຊິ່ງເສີມຂະຫຍາຍຄວາມເຂົ້າໃຈຂອງພວກເຮົາກ່ຽວກັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງໂຄຣມາຕິນ.
-
ການກຳນົດໂປຣຕີນທີ່ຜູກມັດ DNA/RNA: ການເຊື່ອມໂຍງ CRISPR/Cas ກັບເທັກໂນໂລຢີການຕິດສະຫຼາກຄວາມໃກ້ຄຽງຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດລະບຸໂປຣຕີນທີ່ມີປະຕິສຳພັນກັບພາກພື້ນຈີໂນມສະເພາະໄດ້.
-
ວິວັດທະນາການໂມເລກຸນ: ລະບົບດັ່ງກ່າວສາມາດນຳສະເໜີການກາຍພັນໃນລຳດັບ DNA ເປົ້າໝາຍ, ເຊິ່ງອຳນວຍຄວາມສະດວກໃຫ້ແກ່ການສຶກສາໜ້າທີ່ຂອງ gene ພາຍໃຕ້ຄວາມກົດດັນທີ່ເລືອກເຟັ້ນ.
-
ການແຊກຊຶມຜ່ານການແຊກຊຶມຜ່ານຊ່ອງທາງ Transposon: ໂດຍການລວມໂປຣຕີນ Cas ກັບ transposases, ນັກຄົ້ນຄວ້າສາມາດບັນລຸການເຊື່ອມໂຍງ DNA ພາຍນອກເຂົ້າໄປໃນຈີໂນມໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບ.
-
ການລຶບຊິ້ນສ່ວນຂະໜາດໃຫຍ່: ລະບົບ CRISPR-Cas3 ຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດກຳຈັດລຳດັບ DNA ຂະໜາດໃຫຍ່ໄດ້, ເຊິ່ງສະໜອງເສັ້ນທາງການປິ່ນປົວແບບໃໝ່ສຳລັບການຕິດເຊື້ອໄວຣັດ.
-
ການເກັບຮັກສາໜ່ວຍຄວາມຈຳ: gRNA ທີ່ແນໃສ່ຕົນເອງສາມາດສ້າງການກາຍພັນແບບຖາວອນທີ່ເປັນຕົວຊີ້ບອກທາງຊີວະພາບສຳລັບເຫດການສະເພາະ, ປູທາງໃຫ້ແກ່ການຕິດຕາມການຕອບສະໜອງຂອງເຊລຂັ້ນສູງ.
-
ການກວດຫາໄວຣັດ: ລະບົບ CRISPR/Cas ໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ຢ່າງສຳເລັດຜົນໃນການກວດຫາໄວຣັດຕ່າງໆ ລວມທັງ HIV ແລະ SARS-CoV-2 ຢ່າງວ່ອງໄວ ເຊິ່ງຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການວິນິດໄສ.
-
ນະວັດຕະກໍາການປິ່ນປົວດ້ວຍພັນທຸກໍາ: ການນຳສະເໜີຢາແກ້ໄຂພັນທຸກໍາທີ່ອີງໃສ່ CRISPR/Cas9 ຊະນິດທຳອິດ, CASGEVY™, ເປັນຕົວແທນໃຫ້ແກ່ຈຸດສຳຄັນໃນການປິ່ນປົວພະຍາດເມັດເລືອດແດງຮູບວົງເດືອນ (SCD) ແລະ β-thalassemia ທີ່ຂຶ້ນກັບການຖ່າຍທອດເລືອດ (TDT). ຢາຊະນິດນີ້, ເຊິ່ງໄດ້ຮັບການອະນຸມັດໃນຫຼາຍພາກພື້ນ, ເນັ້ນໃຫ້ເຫັນເຖິງທ່າແຮງຂອງການແກ້ໄຂພັນທຸກໍາເພື່ອຫັນປ່ຽນວິທີການປິ່ນປົວ.
ໃນຂະນະທີ່ຂະແໜງການແກ້ໄຂພັນທຸກໍາສືບຕໍ່ກ້າວໜ້າ, ການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຊີ CRISPR/Cas ກຳລັງຂະຫຍາຍຕົວຢ່າງໄວວາ. ດ້ວຍການລົງທຶນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຂອງລັດຖະບານໃນເຕັກໂນໂລຊີຊີວະພາບ ແລະ ການແພດແບບແມ່ນຍໍາ, ມີຄວາມກ້າວໜ້າຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໃນການປິ່ນປົວແກ້ໄຂພັນທຸກໍາສໍາລັບພະຍາດຕ່າງໆ, ລວມທັງຄວາມຜິດປົກກະຕິທາງພັນທຸກໍາ, ມະເຮັງ, ແລະ ພະຍາດພູມຕ້ານທານໂຕເອງ.