Hva er CRISPR-Cas12a2? & Hvorfor er det viktig?

A Brief History of CRISPR

CRISPR står for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, som er segmenter av prokaryotisk DNA som inneholder korte repetisjoner av base‑sekvenser. Disse er en del av et bakterielt forsvarssystem som, sammen med CRISPR‑assosierte (Cas) proteiner, danner grunnlaget for CRISPR‑Cas9‑genomredigeringsteknologi.  Den retter i hovedsak virusets genetiske materiale for å stoppe dets spredning.

CRISPR‑molekyler kan brukes sammen med Cas9‑proteinet (Cas betyr CRISPR Associated Protein) for å danne CRISPR‑Cas9‑teknologien. Denne teknologien utnyttes til editering av gener i levende celler og organismer ved å modifisere CRISPR‑sekvenser.

En viktig fordel med teknikken er at den gjør det mulig å målrette DNA‑området som redigeres svært presist, noe tidligere teknikker ikke klarte. Oppfinnerne av CRISPR‑Cas9 mottok Nobelprisen i kjemi i 2020.

Men Cas9 er ikke den eneste mulige måten å bruke CRISPR på. Det finnes også Cas13, som kan brukes til redigering av RNA. Og den som er relevant for denne artikkelen, Cas12a.

Cas12a vs Cas9

Dette vil forklare Cas12a så mye som mulig på en måte som er forståelig for en ikke‑biokjemiker, slik at noen detaljer blir noe forenklet, og vi kan først se på hva CRISPR‑Cas12a er.

CRISPR‑Cas12a is a different system from Cas9 in a few aspects:

• Gir alternative kuttepunkter i forhold til hva Cas9 kan gjøre.
  • Uten teknisk oversettelse: vanskelige problemer med Cas9 kan løses med Cas12a
• Den kutter DNA på en måte som etterlater en “klissete” DNA‑seksjon i stedet for den “bløte” kuttingen fra Cas9, og kan kuttes flere ganger.
  • Uten teknisk oversettelse: Det gir høyere sjanser for at genredigering skjer.
• Det er ikke behov for en transaktiverende crRNA (tracrRNA) for Cas12a, i motsetning til Cas9. På grunn av den mindre størrelsen vil det tillate enklere multiplex‑genomredigering.
  • Uten teknisk oversettelse: flere gener kan modifiseres samtidig med Cas12a

Kilde: Wikipedia

Cas12a2 Unique Properties

Med CRISPR‑Cas12a trodde forskerne at de hadde en ny, litt annerledes versjon av den nå bedre forståtte CRISPR‑Cas9. Den hadde mange interessante bruksområder på grunn av disse variasjonene, men den var fortsatt den samme grunnleggende mekanismen.

Og så kom Cas12a2.

Det siste tallet, «2» på slutten, er for en variant av Cas12a som viste seg å ha svært forskjellige egenskaper. Faktisk oppfører den seg helt annerledes enn «vanlig» Cas12a, på samme måte som Cas12a er annerledes enn Cas9.

CRISPR‑Cas‑systemene er designet for å angripe fremmede gener og beskytte bakterier mot virus. Forskere har omgjort denne kapasiteten til genredigering. Det Cas12a2 gjør er svært annerledes. Når den oppdager viral RNA, begynner den å angripe ALL nukleinsyrer inne i cellen. For det meste vil den drepe den berørte cellen, beskytte resten av bakteriekolonien og blokkere virusets replikasjon.

Denne helt nye mekanismen ga oppdagerne en plass i den prestisjetunge publikasjonen Nature tidlig i januar 2023 i to ulike artikler (noe som i praksis er karrierebyggende for enhver biolog).

Cas12a2 Applications

Grunnen til entusiasmen fra Nature‑anmelderne er ganske enkel. Cas12a2‑mekanismen gjør det mulig å lage et verktøy for å «programmerbart drepe celler».

Den første anvendelsen kan være mye mer effektiv redigering ved bruk av den andre CRISPR‑metoden. Å kombinere Cas12a2 med andre CRISPR‑Cas‑systemer kan øke effektiviteten av CRISPR‑genredigering gjennom motseleksjon.

Den kan også være svært effektiv til å oppdage virus‑RNA. Så, en andre anvendelse er at Cas12a2 kan omdannes til en nesten perfekt test for å oppdage virus. Den publiserte artikkelen demonstrerer allerede et proof‑of‑concept for denne ideen.

Cas12a2‑baserte tester ville kombinere den svært høye sensitiviteten til en PCR‑test med enkelheten og rimeligheten til en hjemmetest. Alt uten å kreve komplekst utstyr.

Det beste er at den kan justeres til å oppdage praktisk talt alle RNA‑virus, en familie som inkluderer virus som COVID‑19, influensa, Ebola og Zika, samt enhver mutasjon som ville unngå de første testene.

Alt som trengs for å designe en ny test er å kjenne virusets genom og designe tilpassede crRNA‑sekvenser. Noe som kan gjøres på bare noen få uker, som pandemien viste oss.

Så, på nåværende kunnskapsnivå om Cas12a2, ser testing ut til å være en enkel anvendelse.

Den tredje mulige anvendelsen kan være bruk av CRISPR‑Cas12a2 i kreftbehandling. Et teoretisk eksempel kan være å programmere Cas12a2 til å reagere på genetiske sekvenser som kun er spesifikke for kreftcellen, og tvinge kreftcellen til «selvmord». Imidlertid kan denne anvendelsen ligge lenger frem i tid enn de andre på grunn av kompleksiteten i kreftcellers genetikk.

Investment Takeaway

CRISPR‑teknologien er fortsatt i sin spede begynnelse, med helt nye mekanismer som skal avdekkes. Det tok forskeren som arbeidet med Cas12a2 syv år å oppnå tilstrekkelige resultater for å forstå den. CRISPR‑Cas12a2 er nettopp blitt publisert og er fortsatt langt fra kommersialisering. Jeg ville ikke blitt overrasket om andre varianter av CRISPR‑Cas‑systemer fortsatt er skjult i de foreløpige resultatene fra andre forskergrupper verden over.

Cas12a2 vil være et område som bør studeres nøye i sammenheng med testteknologi, og kan potensielt utgjøre en trussel mot antigentest og PCR‑testing på lang sikt.

Den kan også kombineres med andre CRISPR‑teknikker for å gjøre dem mer effektive eller løse tekniske hindringer. Totalt sett virker Cas12a2 som en god grunn til å være mer optimistisk om CRISPR‑teknologien generelt og dens potensial til å endre medisin. Inkludert innen testing, noe ingen hadde forestilt seg før januar 2023.

Editas Medicine (EDIT) er ett av selskapene som for tiden arbeider med denne teknologien.