מה זה CRISPR-Cas12a2? & למה זה משנה?

היסטוריה קצרה של CRISPR

CRISPR הוא ראשי תיבות של Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, שהם מקטעים של DNA פרוקריוטי המכילים חזרות קצרות של רצפי בסיסים. אלה הם חלק ממערכת הגנה חיידקית אשר, יחד עם חלבונים הקשורים ל-CRISPR (Cas), מהווים את הבסיס לטכנולוגיית עריכת הגנום CRISPR-Cas9. היא למעשה מכוונת לחומר הגנטי של הנגיף כדי לעצור את התפשטותו.

ניתן להשתמש במולקולות CRISPR יחד עם חלבון Cas9 (Cas mean CRISPR Associated Protein) ליצירת טכנולוגיית CRISPR-Cas9. הטכנולוגיה הזו ממונפת עבור eהעברת גנים בתוך תאים חיים ואורגניזמים באמצעות שינוי רצפי CRISPR.

יתרון מרכזי של הטכניקה הוא שהיא מאפשרת למקד בדיוק רב לאזור ה-DNA שעובר עריכה, משהו שטכניקות קודמות לא הצליחו לנהל. ממציאי CRISPR-Cas9 זכו בפרס נובל לכימיה לשנת 2020.

אבל Cas-9 היא לא הדרך האפשרית היחידה להשתמש ב-CRISPR. יש גם Cas13, שיכול לשמש לעריכת RNA. והנוגע למאמר זה, Cas12a

Cas12a לעומת Cas9

זה יסביר את Cas12a ככל האפשר בצורה המובנת על ידי מי שאינו ביוכימאי, כך שחלק מהפרטים יהיו מעט מפושטים, ונוכל להסתכל קודם כל על מה זה CRISPR-Cas12a.

CRISPR-Cas12a היא מערכת שונה מ-Cas9 בכמה היבטים:

• ספק אתרי חיתוך חלופיים למה ש-Cas9 יכול לעשות.
  • תרגום לא טכני: בעיות קשות לפתרון עם Cas9 יכולות להיות ניתנות לעבודה עם Cas12a
• הוא חותך DNA באופן שמשאיר קטע "דביק" של DNA במקום החתך ה"קהה" של Cas9, וניתן לחתוך אותו מספר פעמים.
  • תרגום לא טכני: זה מביא לסיכויים גבוהים יותר של עריכת גנים.
• אין צורך ב- טרנספעיל crRNA (tracrRNA) עבור Cas12a, בניגוד ל-Cas9. בשל הגודל הקטן יותר, זה יאפשר עריכת גנום מרובה קלה יותר.
  • תרגום לא טכני: ניתן לשנות יותר מגן אחד בבת אחת עם CAs12a

מקור: ויקיפדיה

Cas12a2 מאפיינים ייחודיים

עם CRISPR-Cas12a, החוקרים חשבו שיש להם גרסה חדשה, מעט שונה, של CRISPR-Cas9 המובן יותר כעת. היה לו הרבה שימוש מעניין בגלל הווריאציות האלה, אבל זה עדיין היה אותו מנגנון בסיסי.

ואז הגיע Cas12a2.

המספר האחרון, "2" בסוף, הוא עבור וריאנט של Cas12a שנראה היה בעל מאפיינים שונים מאוד. למעשה, הוא פועל בצורה שונה מ-Cas12a ה"רגילה" מאשר Cas12a מ-Cas9.

מערכות CRISPR-Cas נועדו לתקוף גנים זרים ולהגן על חיידקים מפני וירוסים. חוקרים ייעדו מחדש את היכולת הזו לעריכת גנים. מה ש-Cas12a2 עושה שונה מאוד. כאשר הוא מזהה RNA ויראלי, הוא מתחיל לתקוף את כל חומצות הגרעין בתוך התא. לרוב, זה יהרוג את התא המושפע, יגן על שאר מושבת החיידקים ויחסום את שכפול הנגיף.

המנגנון החדש לגמרי הזה העניק למגליו מקום בפרסום היוקרתי Nature בתחילת ינואר 2023 בשני עיתונים שונים (משהו פחות או יותר יצירת קריירה עבור כל ביולוג).

יישומי Cas12a2

הסיבה מאחורי ההתלהבות של מבקרי Nature היא די פשוטה. מנגנון cas12a2 מאפשר יצירת כלי "להרוג תאים באופן מתוכנת".

האפליקציה הראשונה יכולה להיות הרבה יותר יעילה לעריכה בשיטת CRISPR האחרת. שילוב Cas12a2 עם מערכות CRISPR-Cas אחרות יכול להגביר את היעילות של עריכת גנים של CRISPR באמצעות בחירה נגדית.

זה יכול גם להיות יעיל מאוד בזיהוי RNA של וירוסים. אז, א היישום השני הוא שניתן להפוך את CAs12a2 למבחן כמעט מושלם לזיהוי וירוסיםס. המאמר שפורסם כבר מדגים הוכחה לרעיון הזה.

בדיקות מבוססות CAs12a2 ישלב את הרגישות הגבוהה מאוד של בדיקת PCR עם הקלות והזול של בדיקה ביתית. הכל ללא צורך במכונות מורכבות.

החלק הטוב ביותר הוא שניתן לכוון אותו כדי לזהות כמעט כל נגיפי RNA, משפחה המכילה וירוסים כמו COVID-19, שפעת, אבולה וזיקה, כמו גם כל מוטציה שתחמק מקבוצת הבדיקות הראשונית.

כל מה שיידרש כדי לתכנן בדיקה חדשה יהיה לדעת את הגנום של הנגיף ולתכנן רצפי crRNA מותאמים אישית. משהו שניתן לעשות תוך מספר שבועות בלבד, כפי שהמגפה הראתה לנו.

לכן, ברמת ההבנה הנוכחית של Cas12a2, נראה שהבדיקה היא יישום פשוט.

היישום השלישי האפשרי יכול להיות בשימוש ב-CRISPR-Cas12a2 בטיפול בסרטןדוגמה תיאורטית יכולה להיות לתכנת את Cas12a2 כך שיגיב לרצפים גנטיים ספציפיים לתא הסרטני בלבד, מה שיאלץ את התא הסרטני "להתאבד". עם זאת, יישום זה עשוי להיות מתקדם יותר מהאחרים עקב מורכבות הגנטיקה של תאי הסרטן.

Takeaway להשקעה

טכנולוגיית CRISPR עדיין בחיתוליה, עם מנגנונים חדשים לגמרי לחשוף. לקח לחוקר שעבד על Cas12a2 7 שנים להשיג תוצאות מספיק טובות כדי להבין זאת. CRISPR-Cas12a2 פורסם זה עתה והוא עדיין רחוק מלהגיע למסחור. לא אתפלא אם גרסאות אחרות של מערכות CRISPR-Cas עדיין חבויות בתוצאות הראשוניות של צוותי מחקר אחרים ברחבי העולם.

Cas12a2 יהווה מקום ללימוד בתשומת לב בהקשר של טכנולוגיית בדיקות, מה שיהווה איום פוטנציאלי על בדיקות אנטיגן ובדיקות PCR בטווח הארוך.

זה יכול גם לשלב עם טכניקות אחרות של CRISPR כדי להפוך אותן ליעילות יותר או לפתור מחסומים טכניים. בסך הכל, נראה כי Cas12a2 סיבה טובה להיות יותר אופטימי לגבי טכנולוגיית CRISPR בכלל והפוטנציאל שלה לשנות את הרפואה. כולל בבדיקה, משהו שאף אחד אפילו לא דמיין עד ינואר 2023.

עדיטאס רפואה (לערוך) היא אחת החברות שנמצאות כיום עובדים על הטכנולוגיה הזו.