Hvad er CRISPR-Cas12a2? & Hvorfor er det vigtigt?

En kort historie om CRISPR

CRISPR står for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, som er segmenter af prokaryotisk DNA indeholdende korte gentagelser af base‑sekvenser. Disse er en del af et bakterielt forsvarssystem, der sammen med CRISPR‑associerede (Cas) proteiner udgør grundlaget for CRISPR‑Cas9‑genomredigeringsteknologi. Det målretter i bund og grund virusets genetiske materiale for at stoppe dets spredning.

CRISPR‑molekyler kan bruges sammen med Cas9‑proteinet (Cas betyder CRISPR Associated Protein) til at danne CRISPR‑Cas9‑teknologien. Denne teknologi udnyttes til redigering af gener i levende celler og organismer ved at modificere CRISPR‑sekvenser.

En vigtig fordel ved teknikken er, at den gør det muligt at målrette DNA‑området, der skal redigeres, meget præcist – noget tidligere teknikker ikke kunne opnå. Opfinderne af CRISPR‑Cas9 modtog Nobelprisen i kemi i 2020.

Men Cas9 er ikke den eneste mulige måde at bruge CRISPR på. Der findes også Cas13, som kan bruges til redigering af RNA. Og den, som denne artikel handler om, er Cas12a

Cas12a vs Cas9

Dette vil forklare Cas12a så meget som muligt på en måde, der er forståelig for en ikke‑biokemiker, så nogle detaljer vil blive forenklet, og vi kan først se på, hvad CRISPR‑Cas12a er.

CRISPR‑Cas12a er et andet system end Cas9 på nogle få områder:

• Giver alternative klippepunkter i forhold til, hvad Cas9 kan gøre.
  • Uden teknisk oversættelse: svære problemer med Cas9 kan være løselige med Cas12a
• Den klipper DNA på en måde, der efterlader et “klæbrigt” DNA‑afsnit i stedet for den “flade” klipning fra Cas9, og kan klippe flere gange.
  • Uden teknisk oversættelse: Det giver større sandsynlighed for, at genredigering sker.
• Der er ingen grund til en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i modsætning til Cas9. På grund af den mindre størrelse muliggør den lettere multiplex‑genomredigering.
  • Uden teknisk oversættelse: mere end ét gen kan modificeres på én gang med Cas12a

Kilde: Wikipedia

Cas12a2 unikke egenskaber

Med CRISPR‑Cas12a troede forskerne, at de havde en ny, let anderledes version af den nu bedre forståede CRISPR‑Cas9. Den havde mange interessante anvendelser på grund af disse variationer, men den var stadig den samme grundlæggende mekanisme.

Og så kom Cas12a2.

Det sidste tal, “2” i slutningen, betegner en variant af Cas12a, der viste sig at have meget forskellige egenskaber. Faktisk opfører den sig helt anderledes end “normal” Cas12a, på samme måde som Cas12a er anderledes end Cas9.

CRISPR‑Cas‑systemerne er designet til at angribe fremmede gener og beskytte bakterier mod vira. Forskere har omdannet denne kapacitet til genredigering. Hvad Cas12a2 gør, er meget anderledes. Når den opdager viral RNA, begynder den at angribe ALLE nukleinsyrer inde i cellen. For det meste vil den dræbe den påvirkede celle, beskytte resten af bakteriekolonien og blokere virusens replikation.

Denne helt nye mekanisme gav sine opdagere en plads i den prestigefyldte publikation Nature i begyndelsen af januar 2023 i to forskellige artikler (noget der i høj grad kan gøre karrieren for enhver biolog).

Cas12a2 anvendelser

Årsagen til entusiasmen hos Nature‑anmelderne er ganske enkel. Cas12a2‑mekanismen muliggør oprettelsen af et værktøj til “programmerbar drab af celler”.

Den første anvendelse kunne være meget mere effektiv redigering ved brug af den anden CRISPR‑metode. Kombination af Cas12a2 med andre CRISPR‑Cas‑systemer kunne øge effektiviteten af CRISPR‑genredigering gennem modselektion.

Denne kan også være meget effektiv til at påvise virus‑RNA. Så en anden anvendelse er, at Cas12a2 kan omdannes til en næsten perfekt test til at påvise vira. Den offentliggjorte artikel demonstrerer allerede et proof‑of‑concept af denne idé.

Cas12a2‑baserede tests ville kombinere den meget høje følsomhed fra en PCR‑test med nemheden og billigheden fra en hjemmetest. Alt uden at kræve komplekst udstyr.

Det bedste er, at den kan justeres til at påvise praktisk talt alle RNA‑virus, en familie der omfatter virusser som COVID‑19, influenza, Ebola og Zika, samt enhver mutation der ville undvige den første testserie.

Alt, hvad der ville være nødvendigt for at designe en ny test, er at kende virusets genom og designe skræddersyede crRNA‑sekvenser. Noget der kan gøres på blot få uger, som pandemien viste os.

Således ser testning ud til at være en ligetil anvendelse på det nuværende forståelsesniveau af Cas12a2.

Den tredje mulige anvendelse kunne være brug af CRISPR‑Cas12a2 i kræftbehandling. Et teoretisk eksempel kunne være at programmere Cas12a2 til at reagere på genetiske sekvenser, der kun er specifikke for kræftcellen, og tvinge kræftcellen til “selvmord”. Denne anvendelse kan dog ligge længere ude i fremtiden end de andre på grund af den komplekse genetik i kræftceller.

Investeringskonklusion

CRISPR‑teknologien er stadig i sin spæde start, med helt nye mekanismer at afdække. Det tog forskeren, der arbejder med Cas12a2, 7 år at opnå tilstrækkelige resultater til at forstå den. CRISPR‑Cas12a2 er netop blevet offentliggjort og er stadig langt fra kommercialisering. Jeg ville ikke blive overrasket, hvis andre varianter af CRISPR‑Cas‑systemer stadig er skjult i de foreløbige resultater fra andre forskerhold verden over.

Cas12a2 vil være et område, der skal studeres omhyggeligt i forbindelse med testteknologi, og som potentielt kan udgøre en trussel mod antigentestning og PCR‑testning på længere sigt.

Den kan også kombineres med andre CRISPR‑teknikker for at gøre dem mere effektive eller løse tekniske forhindringer. Samlet set synes Cas12a2 at være en god grund til at være mere optimistisk omkring CRISPR‑teknologien generelt og dens potentiale til at ændre medicin. Inkluderet i testning, noget ingen havde forestillet sig før januar 2023.

Editas Medicine (EDIT ) (EDIT) er et af de virksomheder, der i øjeblikket arbejder på denne teknologi.