QUẢNG CÁO

Craspase : một “CRISPR – Hệ thống Cas” mới an toàn hơn để chỉnh sửa cả Gen và Protein  

“Các hệ thống CRISPR-Cas” trong vi khuẩn và vi rút xác định và tiêu diệt các chuỗi vi rút xâm nhập. Đó là hệ thống miễn dịch của vi khuẩn và vi khuẩn cổ để bảo vệ chống lại nhiễm virus. Năm 2012, hệ thống CRISPR-Cas được công nhận là công cụ chỉnh sửa bộ gen. Kể từ đó, nhiều hệ thống CRISPR-Cas đã được phát triển và đã tìm thấy các ứng dụng trong các lĩnh vực như liệu pháp gen, chẩn đoán, nghiên cứu và cải tiến cây trồng. Tuy nhiên, các hệ thống CRISPR-Cas hiện có đã bị hạn chế sử dụng trong lâm sàng do thường xuyên xảy ra chỉnh sửa ngoài mục tiêu, đột biến DNA không mong muốn và các vấn đề di truyền. Các nhà nghiên cứu gần đây đã báo cáo một hệ thống CRISPR-Cas mới có thể nhắm mục tiêu và tiêu diệt mRNA và protein liên quan đến các bệnh di truyền khác nhau một cách chính xác hơn mà không có tác động ngoài mục tiêu và các vấn đề di truyền. Được đặt tên là Craspase, đây là hệ thống CRISPR-Cas đầu tiên có chức năng chỉnh sửa protein. Đây cũng là hệ thống đầu tiên có thể chỉnh sửa cả RNA và protein. Vì Craspase khắc phục được nhiều hạn chế của các hệ thống CRISPR-Cas hiện có nên nó có tiềm năng cách mạng hóa liệu pháp gen, chẩn đoán và giám sát, nghiên cứu y sinh và cải tiến cây trồng. 

“Hệ thống CRISPR-Cas” là hệ thống miễn dịch tự nhiên của vi khuẩn và vi khuẩn cổ chống lại sự lây nhiễm của vi-rút, hệ thống này xác định, liên kết và làm suy giảm các trình tự trong gen vi-rút để bảo vệ. Nó bao gồm hai phần – RNA của vi khuẩn được phiên mã từ gen virut được tích hợp trong bộ gen của vi khuẩn sau lần lây nhiễm đầu tiên (được gọi là CRISPR, điều này xác định trình tự mục tiêu của các gen virut xâm nhập) và một protein tiêu diệt liên quan được gọi là “protein liên kết CRISPR (Cas)” liên kết và làm suy giảm các trình tự đã xác định trong gen của vi rút để bảo vệ vi khuẩn chống lại vi rút.  

KHỦNG HOẢNG stands for “clustered regularly interspaced short palindromic repeats”. It is transcribed bacterial RNA characterised by palindromic repeats.  

lặp lại Palindromic (CRISPRs) lần đầu tiên được phát hiện trong trình tự của E. coli vào năm 1987. Năm 1995, Francisco Mojica đã quan sát thấy các cấu trúc tương tự ở vi khuẩn cổ và chính ông là người đầu tiên nghĩ về những cấu trúc này như một phần của hệ thống miễn dịch của vi khuẩn và vi khuẩn cổ. Năm 2008, lần đầu tiên người ta đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng mục tiêu của hệ thống miễn dịch của vi khuẩn và vi khuẩn cổ là DNA ngoại lai chứ không phải mRNA. Cơ chế nhận dạng và phân hủy trình tự virus gợi ý rằng các hệ thống như vậy có thể được sử dụng như một công cụ để chỉnh sửa bộ gen. Kể từ khi được công nhận là một công cụ chỉnh sửa bộ gen vào năm 2012, hệ thống CRISPR–Cas đã trải qua một chặng đường rất dài với tư cách là một hệ thống chỉnh sửa gen tiêu chuẩn được thiết lập vững chắc và đã tìm thấy nhiều ứng dụng trong ngành y sinh, nông nghiệp, dược phẩm bao gồm cả liệu pháp gen lâm sàng.1,2.  

Một loạt các CRISPR-Cas systems are already identified and currently available for monitoring and editing DNA/RNA sequences for research, drug screening, diagnostics and treatments. The current CRISPR/Cas systems are divided into 2 classes (Class 1 and 2) and six types (Type I to XI). Class 1 systems have multiple Cas proteins which need to form a functional complex to bind and act on their targets. On the other hand, Class 2 systems have only one large Cas protein for binding and degrading target sequences which makes Class 2 systems easier to use. Commonly used Class 2 systems are Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, and Cas12 Type V. These systems may have undesired collateral effects I.e., off-target impact and cytotoxicity3,5.  

liệu pháp gen based on current CRISPR- Cas systems have limited clinical use because of frequent occurrences of off-target editing, unexpected DNA mutations, including big DNA fragment deletions and large DNA structural variants at both on-target and off-target sites that leads to cell deaths and other inheritable problems.  

Craspase (hoặc caspase do CRISPR hướng dẫn)  

Các nhà nghiên cứu gần đây đã báo cáo một hệ thống CRISPER-Cas mới, là hệ thống Cas2-7 Loại III-E loại 11 được liên kết với một loại protein giống như caspase do đó được đặt tên là Craspase hoặc caspase hướng dẫn CRISPR 5 (Caspase là protease cysteine ​​đóng vai trò chính trong quá trình chết theo chương trình trong việc phá vỡ cấu trúc tế bào). Nó có những ứng dụng tiềm năng trong các lĩnh vực như liệu pháp gen và chẩn đoán. Craspase được RNA hướng dẫn và nhắm mục tiêu RNA và không liên quan đến trình tự DNA. Nó có thể nhắm mục tiêu và phá hủy mRNA và protein liên quan đến các bệnh di truyền khác nhau một cách chính xác hơn mà không có tác động ngoài mục tiêu. Do đó, có thể loại bỏ các gen liên quan đến bệnh bằng cách phân tách ở mức độ mRNA hoặc protein. Ngoài ra, khi được liên kết với enzyme cụ thể, Craspase cũng có thể được sử dụng để sửa đổi chức năng của protein. Khi các chức năng RNase và protease của nó bị loại bỏ, Craspase sẽ bị vô hiệu hóa (dCraspase). Nó không có chức năng cắt mà liên kết với các chuỗi RNA và protein. Do đó, dCraspase có thể được sử dụng trong chẩn đoán và hình ảnh để theo dõi và chẩn đoán bệnh hoặc vi rút.  

Craspase là hệ thống CRISPR-Cas đầu tiên có chức năng chỉnh sửa protein. Đây cũng là hệ thống đầu tiên có thể chỉnh sửa cả RNA và protein. Chức năng chỉnh sửa gen của nó có hiệu ứng ngoài mục tiêu tối thiểu và không có vấn đề di truyền. Do đó, Craspase có thể sẽ an toàn hơn trong sử dụng lâm sàng và điều trị so với các hệ thống CRISPR-Cas hiện có khác 4,5.    

Vì Craspase khắc phục được nhiều hạn chế của các hệ thống CRISPR-Cas hiện có nên nó có tiềm năng cách mạng hóa liệu pháp gen, chẩn đoán và giám sát, nghiên cứu y sinh và cải tiến cây trồng. Cần nhiều nghiên cứu hơn để phát triển hệ thống phân phối đáng tin cậy nhằm nhắm mục tiêu chính xác các gen gây bệnh trong tế bào trước khi chứng minh tính an toàn và hiệu quả trong các thử nghiệm lâm sàng.   

*** 

Tài liệu tham khảo:  

  1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Lịch sử khám phá và những cân nhắc về đạo đức khi sử dụng nó trong chỉnh sửa bộ gen. Hóa sinh Moscow 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  
  1. Triều Lý et al 2022. Công cụ tính toán và tài nguyên để chỉnh sửa bộ gen CRISPR/Cas. Bộ gen, Proteomics & Tin sinh học. Có sẵn trực tuyến ngày 24 tháng 2022 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 
  1. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. Các hệ thống CRISPR–Cas nhắm mục tiêu RNA. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 
  1. Xuân Nghĩa Hồ et al 2022. Craspase là một protease được kích hoạt bởi RNA, được hướng dẫn bởi CRISPR. Khoa học. Ngày 25 tháng 2022 năm 377. Tập 6612, Số phát hành 1278. Trang 1285-XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  
  1. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: Trình chỉnh sửa gen kép CRISPR/Cas mới lạ. Bộ gen chức năng & tích hợp 23, 98 (2023). Xuất bản: 23 tháng 2023 năm XNUMX. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Nhà báo khoa học | Biên tập viên sáng lập tạp chí Khoa học Châu Âu

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Kiểm tra COVID-19 trong vòng chưa đầy 5 phút bằng phương pháp RTF-EXPAR mới lạ

Thời gian thử nghiệm giảm đáng kể từ khoảng ...

Nghiên cứu di truyền học cho thấy Châu Âu có ít nhất XNUMX nhóm dân cư khác biệt

Nghiên cứu về các vùng của nhiễm sắc thể Y ...

DNA như một phương tiện để lưu trữ dữ liệu máy tính lớn: Sẽ sớm trở thành hiện thực?

Một nghiên cứu đột phá tạo ra một bước tiến đáng kể trong ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi