Генийн засварлалтын хувьсгал: Биоанагаахын хэрэглээнд CRISPR/Cas технологийн дэвшил

Анх прокариотуудад нэвтэрч буй нуклейн хүчлийг таньж, таслах дасан зохицох дархлааны систем болгон нээгдсэн CRISPR/Cas технологи нь хөхтөн амьтдын эсүүдэд генийг засварлах хүчирхэг хэрэгсэл болж хөгжсөн. SpCas9 уураг нь ...-аас гаралтай. Стрептококкийн пиогенүүд, нь геномын засварлах зорилгоор дахин ашигласан анхны Cas уураг бөгөөд геном доторх тодорхой нуклеотидын дарааллыг чиглүүлэхийн тулд синтетик хөтөч РНХ (sgRNA)-д тулгуурладаг.

sgRNA нь Cas9 холболтод шаардлагатай шаталсан дараалал болон геномын байг тодорхойлдог тохируулж болох 20 нуклеотидын зай авагчаас бүрдэнэ. Үр дүнтэй давхар судалтай завсарлага (DSB)-ийн хувьд зай авагчийн дараалал нь хоёр шалгуурыг хангасан байх ёстой: энэ нь бусад геномын ДНХ-тэй нөхөж хослуулах ёсгүй бөгөөд Cas9 холболтод зайлшгүй шаардлагатай протоспайсерын зэргэлдээ мотив (PAM) дарааллын хажууд байх ёстой.

Cas9-ийн давхар огтлох идэвхжил нь түүний хоёр идэвхтэй төв болох RuvC болон HNH-ээс хамаардаг бөгөөд энэ нь DSB-ийн нарийн үүсэлтийг хангах боломжийг олгодог. Судлаачид CRISPR/Cas системийг ашиглан янз бүрийн хэрэглээг боловсруулсан бөгөөд үүнд:

1. Геномын бүрэн нокаут шинжилгээ: Судлаачид цогц sgRNA номын сан байгуулж, сонгомол даралтыг хэрэглэснээр янз бүрийн нөхцөлд эсийн оршин тогтноход зайлшгүй шаардлагатай генийг тодорхойлж чадна.

2. Генийн идэвхжил ба дарангуйлал: Нуклеазын идэвхжилгүй dCas9-ийг ашиглан судлаачид dCas9-ийг транскрипцийн идэвхжүүлэгч эсвэл репрессортой нэгтгэснээр генийн экспрессийг зохицуулж, генийн үйл ажиллагааг нарийвчлан судлах боломжтой.

3. Эпигенетикийн засварлалт: dCas9-ийг ДНХ эсвэл гистоныг өөрчлөх зорилгоор бүтээж болох бөгөөд энэ нь генийн экспрессийг нэмэгдүүлэх эсвэл чимээгүй болгох боломжтой эпигенетикийн зорилтот өөрчлөлтийг хийх боломжийг олгодог.

4. Хроматины дүрслэл: dCas9-ийг флуоресцент уургуудтай нэгтгэснээр эрдэмтэд амьд эсийн геномын тодорхой байршлыг дүрслэн харуулж, хроматины динамикийн талаарх бидний ойлголтыг сайжруулж чадна.

5. ДНХ/РНХ холбогч уургийг тодорхойлох нь: CRISPR/Cas-ийг ойрын шошгололтын технологитой хослуулснаар тодорхой геномын бүсүүдтэй харилцан үйлчилж буй уургуудыг тодорхойлох боломжтой болдог.

6. Молекулын хувьсал: Энэ систем нь зорилтот ДНХ-ийн дараалалд мутаци оруулж, сонгомол даралтын дор генийн үйл ажиллагааг судлахад хөнгөвчлөх боломжтой.

7. Транспозоноор зуучилсан оруулга: Судлаачид Кас уургуудыг транспозазуудтай нэгтгэснээр экзоген ДНХ-ийг геномд үр дүнтэй нэгтгэх боломжтой.

8. Том хэмжээний фрагментийн устгалууд: CRISPR-Cas3 систем нь том ДНХ-ийн дарааллыг арилгах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь вирусын халдварыг эмчлэх шинэ эмчилгээний аргуудыг бий болгодог.

9. Санах ойн сан: Өөрийгөө чиглүүлэгч gRNA нь тодорхой үйл явдлуудын биологийн тэмдэглэгээ болж үйлчилдэг байнгын мутацийг үүсгэж, эсийн хариу урвалыг дэвшилтэт байдлаар хянах замыг нээж өгдөг.

10. Вирус илрүүлэх: CRISPR/Cas системийг ХДХВ болон SARS-CoV-2 зэрэг вирусыг хурдан илрүүлэхэд амжилттай ашиглаж, оношилгооны чадавхийг сайжруулж байна.

11. Генийн эмчилгээний инноваци: CRISPR/Cas9 дээр суурилсан анхны ген засварлах эм болох CASGEVY™-ийг нэвтрүүлсэн нь хадуур эсийн өвчин (SCD) болон цус сэлбэхээс хамааралтай β-талассеми (TDT)-ийг эмчлэхэд чухал ач холбогдолтой алхам болж байна. Олон бүс нутагт батлагдсан энэхүү эм нь эмчилгээний аргыг өөрчлөхийн тулд ген засварлах боломжийг онцолж байна.

Генийн засварлалтын салбар үргэлжлэн хөгжихийн хэрээр CRISPR/Cas технологийн хэрэглээ хурдацтай өргөжиж байна. Биотехнологи болон нарийн анагаах ухаанд засгийн газрын ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийснээр генетикийн эмгэг, хорт хавдар гэх мэт янз бүрийн өвчний генийн засварлалтын эмчилгээнд тасралтгүй нээлтүүд хийгдэж байна. Аутоиммун өвчин.