மரபணுத் திருத்தத்தில் புரட்சி: உயிர்மருத்துவப் பயன்பாடுகளில் CRISPR/Cas தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றங்கள்

2024-09-25

புரோகேரியோட்டுகளில் ஊடுருவும் நியூக்ளிக் அமிலங்களை அடையாளம் கண்டு வெட்டுவதற்கான ஒரு தகவமைப்பு நோயெதிர்ப்பு அமைப்பாக முதலில் கண்டறியப்பட்ட CRISPR/Cas தொழில்நுட்பம், பாலூட்டி செல்களில் மரபணு திருத்தத்திற்கான ஒரு சக்திவாய்ந்த கருவியாகப் பரிணமித்துள்ளது. இதிலிருந்து பெறப்பட்ட SpCas9 புரதம் ஸ்ட்ரெப்டோகாக்கஸ் பையோஜென்ஸ்இது, மரபணுத்தொகுதிக்குள் உள்ள குறிப்பிட்ட நியூக்ளியோடைடு வரிசைகளைக் குறிவைக்க செயற்கை வழிகாட்டி ஆர்.என்.ஏ-வை (sgRNA) சார்ந்து, மரபணுத்தொகுதி திருத்தத்திற்காக மறுபயன்பாடு செய்யப்பட்ட முதல் Cas புரதமாகும்.

sgRNA ஆனது, Cas9 பிணைப்பிற்குத் தேவையான ஒரு சாரக்கட்டு வரிசையையும், மரபணு இலக்கை வரையறுக்கும், மாற்றியமைக்கக்கூடிய 20-நியூக்ளியோடைடு இடைவெளியையும் கொண்டுள்ளது. திறம்பட்ட இரட்டை இழை முறிவுகளுக்கு (DSB), அந்த இடைவெளி வரிசையானது இரண்டு நிபந்தனைகளைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும்: அது மற்ற மரபணு டி.என்.ஏ-க்களுடன் நிரப்பு இணையாக இருக்கக்கூடாது மற்றும் Cas9 பிணைப்பிற்கு அவசியமான புரோட்டோஸ்பேசர் அருகாமை மோட்டிஃப் (PAM) வரிசைக்கு அருகில் இருக்க வேண்டும்.

Cas9-இன் இரட்டை வெட்டும் செயல்பாடு, அதன் இரண்டு செயல் தளங்களான RuvC மற்றும் HNH-ஐச் சார்ந்துள்ளது, இது துல்லியமான இரட்டைச் சரம் உடைப்பு (DSB) உருவாக்கத்தை அனுமதிக்கிறது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் CRISPR/Cas அமைப்பைப் பயன்படுத்தி பல்வேறு பயன்பாடுகளை உருவாக்கியுள்ளனர், அவற்றுள் சில:

முழு மரபணு நீக்கச் சோதனை: ஒரு விரிவான sgRNA தொகுப்பை உருவாக்கி, தேர்ந்தெடுப்பு அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் பல்வேறு சூழ்நிலைகளில் உயிரணு உயிர்வாழ்வதற்கு அவசியமான மரபணுக்களை அடையாளம் காண முடியும்.
மரபணு செயல்படுத்தல் மற்றும் அடக்குதல்: நியூக்ளியேஸ் செயல்பாடு இல்லாத dCas9-ஐப் பயன்படுத்தி, ஆராய்ச்சியாளர்கள் dCas9-ஐ படியெடுத்தல் தூண்டிகள் அல்லது அடக்கிகளுடன் இணைப்பதன் மூலம் மரபணு வெளிப்பாட்டை ஒழுங்குபடுத்த முடியும், இது மரபணு செயல்பாடுகளை விரிவாக ஆராய உதவுகிறது.
புறமரபணுத் திருத்தம்: dCas9-ஐ மரபணுப் பொறியியல் மூலம் மாற்றியமைத்து, டிஎன்ஏ அல்லது ஹிஸ்டோன்களை உருமாற்ற முடியும். இது, மரபணு வெளிப்பாட்டை அதிகரிக்கவோ அல்லது அடக்கவோ கூடிய, இலக்கு சார்ந்த புறமரபணு மாற்றங்களைச் செய்ய வழிவகுக்கிறது.
குரோமாடின் படமாக்கல்: dCas9-ஐ ஒளிரும் புரதங்களுடன் இணைப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் உயிருள்ள செல்களில் உள்ள குறிப்பிட்ட மரபணு இருப்பிடங்களைக் காட்சிப்படுத்த முடிகிறது, இது குரோமாடின் இயக்கவியல் குறித்த நமது புரிதலை மேம்படுத்துகிறது.
டிஎன்ஏ/ஆர்என்ஏ பிணைப்புப் புரதங்களைக் கண்டறிதல்: CRISPR/Cas-ஐ அருகாமை குறியிடும் தொழில்நுட்பங்களுடன் இணைப்பது, குறிப்பிட்ட மரபணுப் பகுதிகளுடன் இடைவினை புரியும் புரதங்களை அடையாளம் காண உதவுகிறது.
மூலக்கூறு பரிணாமம்: இந்த அமைப்பு, இலக்கு வைக்கப்பட்ட டிஎன்ஏ வரிசைகளில் சடுதி மாற்றங்களை ஏற்படுத்தி, தேர்ந்தெடுப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் மரபணுவின் செயல்பாட்டைப் பற்றிய ஆய்வை எளிதாக்குகிறது.
டிரான்ஸ்போசன் வழி செருகல்: Cas புரதங்களை டிரான்ஸ்போசேஸ்களுடன் இணைப்பதன் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்களால் புற டி.என்.ஏ-வை மரபணுத்தொகுப்பில் திறமையாக ஒருங்கிணைக்க முடிகிறது.
பெரிய துண்டு நீக்கங்கள்: CRISPR-Cas3 அமைப்பானது பெரிய டிஎன்ஏ தொடர்களை அகற்ற வழிவகுத்து, வைரஸ் தொற்றுகளுக்குப் புதிய சிகிச்சை வழிகளை வழங்குகிறது.
நினைவகச் சேமிப்பு: தன்னையே குறிவைக்கும் gRNA-க்கள், குறிப்பிட்ட நிகழ்வுகளுக்கான உயிரியல் குறிப்பான்களாகச் செயல்படும் நிரந்தரப் பிறழ்வுகளை உருவாக்கி, உயிரணுக்களின் எதிர்வினைகளை மேம்பட்ட முறையில் கண்காணிப்பதற்கு வழிவகுக்கின்றன.
வைரஸ் கண்டறிதல்: CRISPR/Cas அமைப்புகள், HIV மற்றும் SARS-CoV-2 உள்ளிட்ட வைரஸ்களை விரைவாகக் கண்டறிவதில் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்தப்பட்டு, நோயறிதல் திறன்களை மேம்படுத்தியுள்ளன.
மரபணு சிகிச்சை கண்டுபிடிப்புகள்: CRISPR/Cas9-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட முதல் மரபணுத் திருத்த மருந்தான CASGEVY™-இன் அறிமுகம், அரிவாள்செல் நோய் (SCD) மற்றும் இரத்தமாற்றத்தைச் சார்ந்த பீட்டா-தலசீமியா (TDT) ஆகியவற்றின் சிகிச்சையில் ஒரு குறிப்பிடத்தக்க மைல்கல்லைக் குறிக்கிறது. பல பிராந்தியங்களில் அங்கீகரிக்கப்பட்ட இந்த மருந்து, சிகிச்சை அணுகுமுறைகளை மாற்றுவதில் மரபணுத் திருத்தத்தின் ஆற்றலை எடுத்துக்காட்டுகிறது.

மரபணு திருத்தம் துறை தொடர்ந்து முன்னேறி வருவதால், CRISPR/Cas தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாடுகள் வேகமாக விரிவடைந்து வருகின்றன. உயிரித் தொழில்நுட்பம் மற்றும் துல்லிய மருத்துவத்தில் அரசாங்கம் கணிசமான முதலீடு செய்வதால், மரபணுக் கோளாறுகள், புற்றுநோய்கள் உள்ளிட்ட பல்வேறு நோய்களுக்கான மரபணு திருத்த சிகிச்சைகளில் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றங்கள் ஏற்பட்டு வருகின்றன. தன்னெதிர்ப்பு நோய்கள்.