Геннарны редакцияләүдә революция: биомедицина кушымталарында CRISPR/Cas технологиясендәге алгарышлар

Башта прокариотларда нуклеин кислоталарын тану һәм кисү өчен адаптив иммун системасы буларак ачылган CRISPR/Cas технологиясе имезүчеләр күзәнәкләрендә геннарны редакцияләү өчен көчле коралга әйләнде. SpCas9 аксымы, аннан алынган Стрептококк пиогеннары, геномны редакцияләү өчен яңадан кулланылган беренче Cas аксымы, ул геном эчендәге билгеле нуклеотид эзлеклелекләренә юнәлтелгән синтетик юл күрсәткеч РНКга (sgRNA) таяна.

sgRNA Cas9 бәйләнеше өчен кирәкле каркас эзлеклелеген һәм геном максатны билгеләүче көйләнергә мөмкин булган 20-нуклеотидлы спейсерны үз эченә ала. Нәтиҗәле ике чылбырлы өзеклекләр (DSB) өчен, спейсер эзлеклелеге ике критерийга туры килергә тиеш: ул башка геном ДНК белән тулыландырып парлашмаска һәм Cas9 бәйләнеше өчен бик мөһим булган протоспейсерның янәшә мотивы (PAM) эзлеклелеге янында булырга тиеш.

Cas9-ның икеләтә кисү активлыгы аның ике актив үзәгенә, RuvC һәм HNH-га таяна, бу DSB-ның төгәл формалашуына мөмкинлек бирә. Тикшеренүчеләр CRISPR/Cas системасын кулланып төрле кушымталар эшләделәр, шул исәптән:

1. Геномны тулысынча нокаутка тикшерү: Тулы sgRNA китапханәсен төзеп һәм сайлап басым ясап, тикшеренүчеләр төрле шартларда күзәнәкләрнең яшәеше өчен мөһим булган геннарны ачыклый алалар.

2. Геннарны активлаштыру һәм бастыру: Нуклеаза активлыгы булмаган dCas9 кулланып, тикшеренүчеләр dCas9ны транскрипция активаторлары яки репрессорлары белән кушып, ген экспрессиясен көйли алалар, бу ген функцияләрен җентекле өйрәнү мөмкинлеген бирә.

3. Эпигенетик редакцияләү: dCas9 ДНК яки гистоннарны үзгәртү өчен эшләнгән булырга мөмкин, бу ген экспрессиясен көчәйтә яки туктата ала торган максатчан эпигенетик үзгәрешләргә мөмкинлек бирә.

4. Хроматин сурәтләү: dCas9ны флуоресцент аксымнар белән кушу аша галимнәр тере күзәнәкләрдәге билгеле геном урыннарын күрә алалар, шуның белән хроматин динамикасын аңлавыбызны яхшырта алалар.

5. ДНК/РНК бәйләүче аксымнарны ачыклау: CRISPR/Casны якынлык маркировкалау технологияләре белән берләштерү, билгеле бер геном өлкәләре белән үзара бәйләнештә булган аксымнарны ачыкларга мөмкинлек бирә.

6. Молекуляр эволюция: Система максатчан ДНК эзлеклелекләренә мутацияләр кертә ала, сайлап алу басымы астында ген функциясен өйрәнүне җиңеләйтә.

7. Транспозон аша кертелгән кертмә: Cas аксымнарын транспозазалар белән берләштереп, тикшеренүчеләр экзоген ДНКны геномга нәтиҗәле интеграцияләүгә ирешә алалар.

8. Зур фрагментларны бетерү: CRISPR-Cas3 системасы зур ДНК эзлеклелекләрен бетерергә мөмкинлек бирә, вируслы инфекцияләр өчен яңа терапевтик юллар тәкъдим итә.

9. Хәтер саклау: Үз-үзенә юнәлтелгән gRNAлар билгеле бер вакыйгалар өчен биологик маркерлар булып хезмәт итүче даими мутацияләр булдыра ала, шуның белән күзәнәк җавапларын алга таба күзәтү өчен юл ача.

10. Вирусны ачыклау: CRISPR/Cas системалары ВИЧ һәм SARS-CoV-2 кебек вирусларны тиз ачыклауда уңышлы кулланылды, диагностик мөмкинлекләрне арттырды.

11. Ген терапиясе инновацияләре: CRISPR/Cas9 нигезендәге беренче генны үзгәртүче препарат CASGEVY™ куллануга кертелү, ураксыман күзәнәкле анемияне (SCD) һәм трансфузиягә бәйле β-талассемияне (TDT) дәвалауда мөһим адым булып тора. Күп төбәкләрдә расланган бу препарат терапевтик ысулларны үзгәртү өчен генны үзгәртү мөмкинлеген күрсәтә.

Геннарны редакцияләү өлкәсе алга киткән саен, CRISPR/Cas технологияләренең кулланылышы тиз арта бара. Биотехнологиягә һәм төгәл медицинага хөкүмәтнең зур инвестицияләре белән, төрле авырулар, шул исәптән генетик тайпылышлар, яман шеш авырулары һәм башка авырулар өчен геннарны редакцияләү терапиясендә ачышлар күзәтелә. Аутоиммун авырулар.