Hvad er CRISPR-Cas12a2? & Hvorfor betyder det noget?

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 basesekvenser. Disse er en del af et bakterielt forsvarssystem, der sammen med CRISPR-associerede (Cas) proteiner danner grundlaget for CRISPR-Cas9 genomredigeringsteknologi. Den målretter i bund og grund virussens genetiske materiale for at stoppe dens spredning.

CRISPR-molekyler kan bruges sammen med Cas9-proteinet (Cas mean CRISPR Associated Protein) til at danne CRISPR-Cas9-teknologien. Denne teknologi er udnyttet til eflytter gener inde i levende celler og organismer ved hjælp af modificerende CRISPR-sekvenser.

En vigtig fordel ved teknikken er, at den gør det muligt at målrette meget præcist det DNA-område, der bliver redigeret, noget tidligere teknikker ikke kunne klare. Opfinderne af CRISPR-Cas9 modtog Nobelprisen i kemi i 2020.

Men Cas-9 er ikke den eneste mulige måde at bruge CRISPR på. Der er også Cas13, som kan bruges til redigering af RNA. Og den om denne artikel, 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 bliver noget forenklet, og vi kan først se på, hvad CRISPR-Cas12a er.

CRISPR-Cas12a er et andet system end Cas9 i nogle få aspekter:

• Giv alternative skæresteder til, hvad Cas9 kan.
  • Ikke-teknisk oversættelse: svært at løse problemer med Cas9 kunne fungere med Cas12a
• Den skærer DNA på en måde, der efterlader en "klæbende" del af DNA i stedet for den "stumpe" udskæring af Cas9, og den kan skæres flere gange.
  • Ikke-teknisk oversættelse: Det resulterer i højere chancer for genredigering.
• Der er ikke behov for en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i modsætning til Cas9. På grund af den mindre størrelse ville det give mulighed for lettere multipleks genomredigering.
  • Ikke-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, lidt anderledes version af den nu bedre forståede CRISPR-Cas9. Det havde en masse interessant brug på grund af disse variationer, men det var stadig den samme grundlæggende mekanisme.

Og så kom Cas12a2.

Det sidste tal, "2" i slutningen, er for en variant af Cas12a, der så ud til at have meget forskellige egenskaber. Faktisk opfører den sig meget anderledes end "normal" Cas12a, end Cas12a er fra Cas9.

CRISPR-Cas-systemerne er designet til at angribe fremmede gener og beskytte bakterier mod vira. Forskere har omvendt denne kapacitet til genredigering. Hvad Cas12a2 gør er meget anderledes. Når det opdager viralt RNA, starter det at angribe ALLE nukleinsyrer inde i cellen. Det meste af tiden vil det dræbe den berørte celle, beskytte resten af ​​bakteriekolonien og blokere replikationen af ​​virussen.

Denne helt nye mekanisme fik sine opdagere en plads i den prestigefyldte publikation Nature i begyndelsen af ​​januar 2023 i 2 forskellige aviser (noget stort set karriereskabende for enhver biolog).

Cas12a2 applikationer

Årsagen til Nature-anmeldernes entusiasme er ret enkel. Cas12a2-mekanismen tillader oprettelsen af ​​et værktøj til "programmerbart at dræbe celler."

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

Det kunne også være meget effektivt til at detektere virus-RNA. Altså, a anden applikation er, at CAs12a2 kunne omdannes til en kvasi-perfekt test til at detektere viruss. Det offentliggjorte papir demonstrerer allerede et proof-of-concept af denne idé.

CAs12a2-baserede tests ville kombinere en PCR-tests meget høje følsomhed med en hjemmetests lethed og billighed. Alt sammen uden at kræve komplekse maskineri.

Det bedste er, at det kan indstilles til at detektere stort set alle RNA-vira, en familie, der indeholder vira som COVID-19, influenza, Ebola og Zika, såvel som enhver mutation, der ville unddrage sig den første batch af tests.

Alt, hvad der skulle til for at designe en ny test, ville være at kende virussens genom og designe brugerdefinerede crRNA-sekvenser. Noget, der kan gøres på bare et par uger, som pandemien viste os.

Så på det nuværende niveau af forståelse af Cas12a2, ser test ud til at være en ligetil applikation.

Den tredje mulige anvendelse kunne være at bruge CRISPR-Cas12a2 i kræftbehandlingEt teoretisk eksempel kunne være at programmere Cas12a2 til at reagere på genetiske sekvenser, der kun er specifikke for kræftcellen, hvilket tvinger kræftcellen til "selvmord". Denne anvendelse kan dog være længere fremme end de andre på grund af kompleksiteten af ​​kræftcellers genetik.

Investering takeaway

CRISPR-teknologien er stadig i sin vorden, med helt nye mekanismer at afdække. Det tog forskeren, der arbejdede på Cas12a2, 7 år at få gode nok resultater til at forstå det. CRISPR-Cas12a2 er netop blevet offentliggjort og er stadig langt fra at nå 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 sted at studere opmærksomt i forbindelse med testteknologi, hvilket potentielt udgør en trussel mod antigentestning og PCR-testning i det lange løb.

Det kan også kombineres med andre CRISPR-teknikker for at gøre dem mere effektive eller løse tekniske vejspærringer. Generelt synes Cas12a2 en god grund til at være mere optimistisk omkring CRISPR-teknologien generelt og dens potentiale til at ændre medicin. Inklusiv i test, noget ingen selv havde forestillet sig før januar 2023.

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