Virüslerin bakterilerle bitmeyen savaşlarında kullandığı bir silah, dünyanın en güçlü gen düzenleme aracını kapatmak için kullanılabilir.
Bu da, CRISPR-Cas9 adı verilen bakteriyel kes ve yapıştır sisteminin yanlış genleri kesip insanlara veya vahşi doğadaki diğer türlere kaçak genetik değişiklikler yapma riskini azaltabilir.
Araştırmacılar, yeni bir çalışmada, küçük bir proteinin sistemi kapattığını ve en azından bir petri kabında proteinin insan hücrelerinde çalıştığını keşfettiler.
California Üniversitesi'nden bir mikrobiyolog olan Cas9, "Temel olarak hücrede yapabileceğimiz veya Cas9'u kapatan, DNA'yı bağlayıp kesmesini durduracak hücreye teslim edebileceğimiz tek bir protein," dedi. San Francisco.
Genetik bulma ve değiştirme
CRISPR-Cas9 kompleksi, istilacı virüslere karşı bakteriyel bağışıklık savunmasında güçlü bir araçtır. Bir virüs bir bakteri hücresine sızdığında, bakteriler CRISPR adı verilen bir DNA dizisini harekete geçirir veya "düzenli aralıklarla aralıklı kısa palindromik tekrarlar" oluşturur. DNA, aralayıcı DNA ile ayrılmış tekrarlayan baz çiftlerinin kısa bloklarından oluşur. Bakteriler viral DNA sekansını CRISPR bölgesine kopyalar ve yerleştirir ve iki RNA ipi üretir. Bu RNA daha sonra bir çift güdümlü makas görevi gören, hedef viral DNA'ya girip onu parçalayan Cas9 adlı bir enzimle birleşir. Son olarak, hücre, DNA'yı onarır ve silinmiş DNA parçacığını başka bir yedek parça ile değiştirir (bilim adamları tarafından sağlanır). Esasen, CRISPR / Cas9 sistemi genetik bir "bul ve değiştir" olarak kullanılabilir.
CRISPR sisteminin kullanım kolaylığı, hemen hemen her gen düzenleme tekniği için kullanılabileceği anlamına gelir. Örneğin, doktorlar bir gün laboratuardaki insan bağışıklık hücrelerini kanser hücrelerini tanımak için düzenleyebilir ve daha sonra bu hücreleri hedeflenen kanser tedavisi olarak bir kişiye geri enjekte edebilir, dedi Bondy-Denomy. Son zamanlarda, Çin'deki araştırmacılar, embriyoların olgunlaşmasına izin vermese de, ciddi genetik kusurları olan insan embriyolarını düzenlemek için CRISPR'yi kullandılar.
Hedef dışı efektler
Bununla birlikte, gen düzenleme sisteminin bir problemi vardır: Hala yanlış DNA dizilerini keser. Cas9 da çok uzun süre yapışır; Bond9'un Canlı Bilim'e verdiği demeçte, Cas9'un yarısının bir hücre tarafından parçalanması yaklaşık 24 saat sürüyor ve DNA'ya hedef dışı kesimler yapması için bol zaman veriyor.
Bu nedenle, Cas9'un "kapalı" bir anahtarı varsa, insan genetik mühendisliği olasılığını daha güvenli hale getirecek, Bondy-Denomy dedi.
O ve meslektaşları, virüslerin CRISPR / Cas9'u kapatmanın bir yolu olması gerektiğine karar verdiler. Çoğaltmak için, virüsler genellikle kendi DNA'larını bakteri genomuna sokar ve viral DNA'nın birçok kopyasını yapmak için hücrenin genetik makinesiyle işbirliği yapar. Bu mantıkla, virüslerin CRISPR / Cas9'u devre dışı bırakmanın bir yolu olmalı, yoksa bazen bakterinin bağışıklık sistemi kendi genomundaki hedef viral DNA'yı tanımlayacak, kesecek ve kendini yok etmesine neden olacaktı, Bondy-Denomy ve dedi meslektaşları.
"Cas9 daha sonra kendi genomunda olan virüsü parçalayacak bir RNA yapmalı - kendi genomunda olduğunu bilmek yeterince akıllı değil," dedi Bondy-Denomy Canlı Bilim'e. kararlı ve kendi kendini yok edici değil, "o zaman belki bu virüs bir inhibitör proteini yapıyor."
Sonra, ekip 300 suşa baktı. Listeria viral DNA'nın bakteri genomuna sızdığını gösteren belirtiler nedeniyle gıda kaynaklı hastalıklara neden olan bakteriler. Ancak bakteriler kendi kendini yok etmediler. Oradan, inaktive olan proteinleri aradılar ListeriaCas9'un dünyadaki çoğu laboratuarda kullanılana çok benzeyen SpyCas9 sürümü.
Takım, dört yaygın CRISPR proteini buldu, ikisi de yaygın olarak kullanılan SpyCas9'a karşı çalıştı, araştırmacılar bugün (29 Aralık) Cell dergisinde bildirdi. Bir petri kabında, bu iki anti-CRISPR proteini de insan hücrelerinde CRISPR / Cas9 sistemini devre dışı bırakmak için çalıştı.
Daha güvenli mühendislik
Ekip hala Cas9 karşıtı proteinleri kullanmanın Cas9'un hedef dışı kesme potansiyelini azalttığını kanıtlamalı ve proteinin hücrelerde ne kadar süre kaldığını bilmiyorlar. Bununla birlikte, protein çalışmalarını in vivo gösterebilirlerse, yeni keşif, Cas9'u hızlı bir şekilde ortadan kaldırarak gen düzenlemeyi daha güvenli hale getirme potansiyeline sahip olacaktır.
Bondy-Denomy, "Onun pasif bozulmasına güvenmiyorsunuz, aslında kapanmasını sağlıyorsunuz." Dedi.
Teknik, diğer uygulamalar için de kullanılabilir. Örneğin, insanlar, onları yok etmek veya belirli hastalıkların yayılmasını önlemek için tüm sivrisinek popülasyonuna mutant bir gen eklemek için Cas9'u kullanmayı tartıştılar.
Bondy-Denomy, "Bu, aslında bir organizmada biyoterrorun açığa çıkmasıdır." Bondy-Denomy, bu nedenle, bu anti-CRISPR proteinlerinin, bu tür çapında mühendisliğin yeniden birleştirilmesi gerektiğinde kullanılacak kullanışlı bir kapatma veya kontrol mekanizması olabileceğini söyledi.
