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, der indeholder korte gentagelser af basekvæder. Disse er en del af et bakteriedefensesystem, der sammen med CRISPR-associerede (Cas) proteiner danner grundlaget for CRISPR-Cas9 genome-redigeringsteknologi. Det målretter essentielt virusets genetiske materiale for at stoppe dets propagation.

CRISPR-molekyler kan bruges sammen med Cas9-proteinet (Cas betyder CRISPR-associeret protein) for at danne CRISPR-Cas9-teknologien. Denne teknologi udnyttes til redigering af gener inden for levende celler og organismer ved at modificere CRISPR-secvenser.

En nøglefordel ved teknikken er, at den tillader en meget præcis målretning af det DNA-område, der redigeres, noget som tidligere teknikker ikke kunne klare. Opfinderne af CRISPR-Cas9 fik Nobelprisen i kemi i 2020.

Men Cas-9 er ikke den eneste mulige måde at bruge CRISPR. Der er også Cas13, der kan bruges til redigering af RNA. Og den, der vedrører denne artikel, Cas12a.

Cas12a vs Cas9

Dette vil forklare Cas12a så meget som muligt på en måde, der er forståelig for en ikke-bio kemiker, så nogle detaljer vil være lidt forenklede, og vi kan først se på, hvad CRISPR-Cas12a er.

CRISPR-Cas12a er et andet system end Cas9 på flere punkter:

• Tilbyder alternative skæresteder til, hvad Cas9 kan gøre.
  • Non-tekstlig oversættelse: svære at løse problemer med Cas9 kunne være mulige med Cas12a
• Det skærer DNA på en måde, der efterlader en “klæbende” del af DNA i stedet for den “blanke” skæring af Cas9, og kan skæres flere gange.
  • Non-tekstlig oversættelse: Det resulterer i højere chancer for, at genredigering sker.
• Der er ingen behov for en transaktiverende crRNA (tracrRNA) til Cas12a, modsat Cas9. På grund af den mindre størrelse ville det tillade lettere multiplex genome-redigering.
  • Non-tekstlig oversættelse: mere end én gen kan modificeres på én gang med Cas12a

Kilde: Wikipedia

Cas12a2 Unikke Egenskaber

Med CRISPR-Cas12a mente forskerne, at de havde en ny, lidt anderledes version af den nu bedre forståede CRISPR-Cas9. Det havde mange interessante anvendelser på grund af disse variationer, men det var stadig den samme grundlæggende mekanisme.

Og så kom Cas12a2.

Det sidste nummer, “2” i slutningen, er for en variant af Cas12a, der syntes at have meget forskellige egenskaber. Faktisk fungerer det meget anderledes end “normalt” Cas12a end Cas12a er fra Cas9.

CRISPR-Cas-systemerne er designet til at angribe fremmede gener og beskytte bakterier mod virus. Forskere har genbrugt denne kapacitet til genredigering. Det, Cas12a2 gør, er meget forskelligt. Når det registrerer virus-RNA, begynder det at angribe ALLE nukleinsyrer inde i cellen. Det meste af tiden vil det dræbe den påvirkede celle, beskytte resten af bakteriekolonien og blokere virusets replikation.

Denne helt nye mekanisme fået opdagernes en plads i den prestigefyldte publikation Nature i begyndelsen af januar 2023 i 2 forskellige artikler (noget, der er næsten karrieregørende for enhver biolog).

Cas12a2 Anvendelser

Grunden til Nature-anmeldernes entusiasme er ret enkel. Cas12a2-mekanismen tillader oprettelsen af et værktøj til “programmerbart at dræbe celler.”

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

Det kunne også være meget effektivt til at registrere virus-RNA. Så, en anden anvendelse er, at Cas12a2 kunne omdannes til en quasi-perfekt test til at registrere virus. Den publicerede artikel demonstrerer allerede et bevis for dette koncept.

Cas12a2-baserede tests ville kombinerer den meget høje sensitivitet af en PCR-test med letten og billigheden af en hjemmetest. Alt uden at kræve kompleks maskineri.

Det bedste er, at det kan indstilles til at registrere næsten ethvert RNA-virus, en familie, der indeholder virus som COVID-19, influenza, Ebola og Zika, samt enhver mutation, der ville undgå den første batch af tests.

Alt, der ville være nødvendigt for at designe en ny test, ville være at kende virusets genom og designe brugerdefinerede crRNA-secvenser. Noget, der kan gøres på få uger, som pandemien viste os.

Så, på det nuværende niveau af forståelse af Cas12a2, synes testning at være en ret direkte anvendelse.

Den tredje mulige anvendelse kunne være i brug af CRISPR-Cas12a2 i kræftbehandling. Et teoretisk eksempel kunne være at programmere Cas12a2 til at reagere på genetiske sekvenser, der er specifikke for kræftcellen alene, og tvinge kræftcellen til “selvmord”. Men denne anvendelse kan være længere nede ad linjen end de andre på grund af kompleksiteten af kræftcellers genetik.

Investeringstagen

CRISPR-teknologi er stadig i sin barndom, med helt nye mekanismer at opdage. Det tog forskerne, der arbejdede på Cas12a2, 7 år at få gode nok resultater til at forstå det. CRISPR-Cas12a2 er lige blevet publiceret og er stadig langt fra at nå kommerciel udnyttelse. Jeg ville ikke være overrasket, hvis andre varianter af CRISPR-Cas-systemer stadig er skjult i de foreløbige resultater af andre forskningsteams verden over.

Cas12a2 vil være et område at studere opmærksomt i sammenhæng med testteknologi, og danner potentielt en trussel mod antigen-testning og PCR-testning på lang sigt.

Det kunne også kombineres med andre CRISPR-teknikker for at gøre dem mere effektive eller løse tekniske vejblokeringer. Samlet set synes Cas12a2 at være en god grund til at være mere optimistisk om CRISPR-teknologi generelt og dens potentiale til at ændre medicin. Herunder i testning, noget, som ingen havde forestillet sig før januar 2023.

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