Hva er CRISPR-Cas12a2? & Hvorfor betyr det noe?

En kort historie om CRISPR

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

CRISPR-molekyler kan brukes sammen med Cas9-proteinet (Cas mean CRISPR Associated Protein) for å danne CRISPR-Cas9-teknologien. Denne teknologien er utnyttet for eflytte gener inne i levende celler og organismer ved å bruke modifiserende CRISPR-sekvenser.

En viktig fordel med teknikken er at den gjør det mulig å målrette svært nøyaktig DNA-området som blir redigert, noe tidligere teknikker ikke kunne klare. Oppfinnerne av CRISPR-Cas9 fikk Nobelprisen i kjemi i 2020.

Men Cas-9 er ikke den eneste mulige måten å bruke CRISPR på. Det er også Cas13, som kan brukes til å redigere RNA. Og den om 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 er et annet system enn Cas9 på noen få aspekter:

• Gi alternative skjæresteder til det Cas9 kan gjøre.
  • Ikke-teknisk oversettelse: vanskelige å løse problemer med Cas9 kan fungere med Cas12a
• Den kutter DNA på en måte som etterlater en "klebrig" del av DNA i stedet for den "stumpe" kuttet til Cas9, og kan kuttes flere ganger.
  • Ikke-teknisk oversettelse: Det resulterer i 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, ville det muliggjøre enklere multipleks genomredigering.
  • Ikke-teknisk oversettelse: mer enn ett gen kan modifiseres på en gang med CAs12a

kilde: Wikipedia

Cas12a2 unike egenskaper

Med CRISPR-Cas12a trodde forskerne at de hadde en ny, litt annerledes versjon av den nå bedre forstått CRISPR-Cas9. Den hadde mye interessant bruk på grunn av disse variasjonene, men det var fortsatt den samme grunnleggende mekanismen.

Og så kom Cas12a2.

Det siste tallet, "2" på slutten, er for en variant av Cas12a som så ut til å ha svært forskjellige egenskaper. Faktisk oppfører den seg annerledes enn "normal" Cas12a enn Cas12a er fra Cas9.

CRISPR-Cas-systemene er designet for å angripe fremmede gener og beskytte bakterier mot virus. Forskere har omformålt denne kapasiteten til genredigering. Hva Cas12a2 gjør er veldig forskjellig. Når den oppdager viralt RNA, starter den å angripe ALLE nukleinsyrer inne i cellen. Mesteparten av tiden vil det drepe den berørte cellen, beskytte resten av bakteriekolonien og blokkere replikasjonen av viruset.

Denne helt nye mekanismen fikk oppdagerne en plass i den prestisjetunge publikasjonen Nature tidlig i januar 2023 i 2 forskjellige aviser (noe ganske mye karriereskapende for enhver biolog).

Cas12a2-applikasjoner

Årsaken bak entusiasmen til Nature-anmeldere er ganske enkel. Cas12a2-mekanismen gjør det mulig å lage et verktøy for å "programmerbart drepe celler."

Den første applikasjonen kan være mye mer effektiv redigering ved å bruke den andre CRISPR-metoden. Å kombinere Cas12a2 med andre CRISPR-Cas-systemer kan øke effektiviteten til CRISPR-genredigering gjennom motseleksjon.

Det kan også være svært effektivt til å oppdage virus-RNA. Så, a andre applikasjonen er at CAs12a2 kan gjøres om til en kvasi-perfekt test for å oppdage viruss. Det publiserte papiret demonstrerer allerede et proof-of-concept av denne ideen.

CAs12a2-baserte tester ville kombinere den svært høye sensitiviteten til en PCR-test med enkelheten og billigheten til en hjemmetest. Alt uten å kreve komplisert maskineri.

Det beste er at det kan stilles inn for å oppdage praktisk talt alle RNA-virus, en familie som inneholder virus som COVID-19, influensa, ebola og zika, så vel som enhver mutasjon som ville unnvike den første bunken med tester.

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, slik pandemien viste oss.

Så, på det nåværende nivået av forståelse av Cas12a2, ser testing ut til å være en enkel applikasjon.

Den tredje mulige anvendelsen kan være å bruke CRISPR-Cas12a2 i kreftbehandlingEt teoretisk eksempel kan være å programmere Cas12a2 til å reagere på genetiske sekvenser som er spesifikke for kun kreftcellen, noe som tvinger kreftcellen til «selvmord». Denne anvendelsen kan imidlertid være lenger nede i prosessen enn de andre på grunn av kompleksiteten i kreftcellenes genetikk.

Investering takeaway

CRISPR-teknologien er fortsatt i sin spede begynnelse, med helt nye mekanismer å avdekke. Det tok forskeren som jobbet med Cas12a2 7 år å få gode nok resultater til å forstå det. CRISPR-Cas12a2 har nettopp blitt publisert og er fortsatt et stykke unna kommersialisering. Jeg ville ikke bli overrasket om andre varianter av CRISPR-Cas-systemer fortsatt er skjult i de foreløpige resultatene til andre forskerteam over hele verden.

Cas12a2 vil være et rom for å studere nøye i sammenheng med testing av teknologi, og kan utgjøre en trussel mot antigentesting og PCR-testing på lang sikt.

Det kan også kombineres med andre CRISPR-teknikker for å gjøre dem mer effektive eller løse tekniske veisperringer. Totalt sett virker Cas12a2 en god grunn til å være mer optimistisk angående CRISPR-teknologien generelt og dens potensial til å endre medisin. Inkludert i testing, noe ingen engang hadde sett for seg før januar 2023.

Editas medisin (EDIT) er et av selskapene som er for tiden jobber med denne teknologien.