Что такое CRISPR-Cas12a2? & Почему это имеет значение?

Краткая история CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) – это короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами. Эти повторы представляют собой сегменты прокариотической ДНК, содержащие короткие повторы последовательностей оснований. Они являются частью системы защиты бактерий, которая вместе с белками, ассоциированными с CRISPR (Cas), составляет основу технологии редактирования генома CRISPR-Cas9. По сути, технология воздействует на генетический материал вируса, чтобы остановить его распространение.

Молекулы CRISPR можно использовать вместе с белком Cas9 (Cas означает CRISPR Associated Protein) для создания технологии CRISPR-Cas9. Эта технология используется для eизменение генов внутри живых клеток и организмов используя модификацию последовательностей CRISPR.

Ключевым преимуществом метода является то, что он позволяет очень точно воздействовать на редактируемую область ДНК, чего предыдущие методы не могли обеспечить. Изобретатели CRISPR-Cas9 получили Нобелевскую премию по химии 2020 года.

Но Cas-9 — не единственный возможный способ использования CRISPR. Существует также Cas13, который можно использовать для редактирования РНК. И тот, что касается этой статьи, Cas12a

Cas12a против Cas9

Это максимально объяснит Cas12a в доступной для небиохимика форме, так что некоторые детали будут несколько упрощены, и мы сможем сначала посмотреть, что такое CRISPR-Cas12a.

CRISPR-Cas12a отличается от Cas9 в нескольких аспектах:

• Предоставьте альтернативные места резки тому, что может сделать Cas9.
  • Нетехнический перевод: труднорешаемые проблемы с Cas9 могут быть решены с помощью Cas12a
• Он разрезает ДНК таким образом, что вместо «тупого» разреза Cas9 остается «липкий» участок ДНК, и его можно разрезать несколько раз.
  • Нетехнический перевод: Это приводит к увеличению шансов на редактирование генов.
• Нет необходимости в трансактивирующая crRNA (tracrRNA) для Cas12a, в отличие от Cas9. Благодаря меньшему размеру это позволит упростить мультиплексное редактирование генома.
  • Нетехнический перевод: более одного гена можно модифицировать одновременно с помощью CAs12a

Источник: Википедия.

Уникальные свойства Cas12a2

Исследователи думали, что, создав CRISPR-Cas12a, они получили новую, немного другую версию теперь более понятного CRISPR-Cas9. Благодаря этим вариациям у него было много интересных применений, но это был все тот же базовый механизм.

А потом появился Cas12a2.

Последняя цифра «2» в конце относится к варианту Cas12a, который, по-видимому, имеет совсем другие свойства. Фактически, он действует иначе, чем «нормальный» Cas12a, чем Cas12a от Cas9.

Системы CRISPR-Cas предназначены для атаки на чужеродные гены и защиты бактерий от вирусов. Исследователи повторно использовали эту способность для редактирования генов. То, что делает Cas12a2, совсем другое. Когда он обнаруживает вирусную РНК, он начинает атаковать ВСЕ нуклеиновые кислоты внутри клетки. В большинстве случаев он убивает пораженную клетку, защищая остальную часть колонии бактерий и блокируя репликацию вируса.

Этот совершенно новый механизм получил место в престижном издании Nature в начале января 2023 года в двух разных газетах для своих первооткрывателей. (что-то в значительной степени карьерное для любого биолога).

Приложения Cas12a2

Причина энтузиазма рецензентов Nature довольно проста. Механизм cas12a2 позволяет создать инструмент для «программируемого уничтожения клеток».

Первое приложение могло бы быть гораздо более эффективным редактированием с использованием другого метода CRISPR.. Объединение Cas12a2 с другими системами CRISPR-Cas может повысить эффективность редактирования генов CRISPR посредством контрселекции.

Он также может быть очень эффективным при обнаружении вирусной РНК. Итак, Второе применение заключается в том, что CAs12a2 можно превратить в квазиидеальный тест для обнаружения вирусов.с. Опубликованная статья уже демонстрирует подтверждение этой идеи.

Тесты на основе CAs12a2 будет сочетать в себе очень высокую чувствительность ПЦР-теста с простотой и дешевизной домашнего теста.. И все это без необходимости использования сложной техники.

Самое приятное то, что его можно настроить на обнаружение практически любых РНК-вирусов, семейства, в которое входят такие вирусы, как COVID-19, грипп, Эбола и Зика, а также любую мутацию, которая ускользнет от первоначальной серии тестов.

Всё, что потребуется для разработки нового теста, — это узнать геном вируса и разработать индивидуальные последовательности crRNA. Как показала пандемия, это можно сделать всего за несколько недель.

Итак, на нынешнем уровне понимания Cas12a2 тестирование кажется простым применением.

Третьим возможным применением может быть использование CRISPR-Cas12a2 в лечении рака.Теоретически можно было бы запрограммировать Cas12a2 реагировать на генетические последовательности, специфичные только для раковой клетки, вынуждая её к «самоубийству». Однако это применение может оказаться более перспективным, чем другие, из-за сложности генетики раковых клеток.

Инвестиционный вывод

Технология CRISPR все еще находится в зачаточном состоянии, и ей предстоит открыть совершенно новые механизмы. Исследователю, работавшему над Cas12a2, потребовалось 7 лет, чтобы получить достаточно хорошие результаты, чтобы понять его. CRISPR-Cas12a2 только что был опубликован, и до коммерциализации ему еще далеко. Я не удивлюсь, если другие варианты систем CRISPR-Cas все еще скрыты в предварительных результатах других исследовательских групп по всему миру.

Cas12a2 станет пространством для внимательного изучения в контексте технологии тестирования, что в долгосрочной перспективе может представлять потенциальную угрозу для тестирования антигенов и ПЦР-тестирования.

Его также можно объединить с другими методами CRISPR, чтобы сделать их более эффективными или устранить технические препятствия. В целом, Cas12a2 кажется хорошей причиной для более оптимистичного взгляда на технологию CRISPR в целом и на ее потенциал изменить медицину. В том числе и в тестировании, чего до января 2023 года никто даже не предполагал.

Эдитас Медицина (РЕДАКТИРОВАТЬ) — одна из компаний, которая в настоящее время работаю по этой технологии.