Vad är CRISPR-Cas12a2? & Varför spelar det någon roll?

En kort historia om CRISPR

CRISPR står för Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, vilket är segment av prokaryott DNA som innehåller korta upprepningar av bassekvenser. Dessa är en del av ett bakteriellt försvarssystem som, tillsammans med CRISPR-associerade (Cas) proteiner, utgör grunden för CRISPR-Cas9 genomredigeringsteknik. Den riktar sig i huvudsak mot virusets genetiska material för att stoppa dess spridning.

CRISPR-molekyler kan användas tillsammans med Cas9-proteinet (Cas mean CRISPR Associated Protein) för att bilda CRISPR-Cas9-teknologin. Denna teknik är utnyttjad för eflyttar gener inuti levande celler och organismer använda modifierande CRISPR-sekvenser.

En viktig fördel med tekniken är att den gör det möjligt att rikta in mycket exakt DNA-området som redigeras, något som tidigare tekniker inte kunde hantera. Uppfinnarna av CRISPR-Cas9 fick 2020 års Nobelpris i kemi.

Men Cas-9 är inte det enda möjliga sättet att använda CRISPR. Det finns även Cas13, som kan användas för att redigera RNA. Och den som gäller denna artikel, Cas12a

Cas12a vs Cas9

Detta kommer att förklara Cas12a så mycket som möjligt på ett sätt som är förståeligt för en icke-biokemist så att vissa detaljer kommer att förenklas något, och vi kan först titta på vad CRISPR-Cas12a är.

CRISPR-Cas12a är ett annat system än Cas9 i några aspekter:

• Tillhandahåll alternativa skärplatser till vad Cas9 kan göra.
  • Icke-teknisk översättning: svårlösta problem med Cas9 skulle kunna fungera med Cas12a
• Den skär DNA på ett sätt som lämnar en "klibbig" del av DNA istället för den "trubbiga" skärningen av Cas9, och kan skäras flera gånger.
  • Icke-teknisk översättning: Det resulterar i högre chanser att genredigering sker.
• Det finns inget behov av en transaktiverande crRNA (tracrRNA) för Cas12a, i motsats till Cas9. På grund av den mindre storleken skulle det möjliggöra enklare multiplexgenomredigering.
  • Icke-teknisk översättning: mer än en gen kan modifieras på en gång med CAs12a

Källa: wikipedia

Cas12a2 unika egenskaper

Med CRISPR-Cas12a trodde forskarna att de hade en ny, lite annorlunda version av den nu bättre förstådda CRISPR-Cas9. Den hade mycket intressant användning på grund av dessa variationer, men det var fortfarande samma grundläggande mekanism.

Och så kom Cas12a2.

Den sista siffran, "2" i slutet, är för en variant av Cas12a som verkade ha väldigt olika egenskaper. Faktum är att den agerar helt annorlunda än "normal" Cas12a än Cas12a är från Cas9.

CRISPR-Cas-systemen är designade för att attackera främmande gener och skydda bakterier från virus. Forskare har återanvänt denna kapacitet till genredigering. Vad Cas12a2 gör är väldigt olika. När den upptäcker viralt RNA startar den att attackera ALLA nukleinsyror inuti cellen. För det mesta kommer det att döda den drabbade cellen, skydda resten av bakteriekolonin och blockera replikeringen av viruset.

Denna helt nya mekanism fick sina upptäckare en plats i den prestigefyllda publikationen Nature i början av januari 2023 i två olika tidningar (något ganska karriärskapande för vilken biolog som helst).

Cas12a2-applikationer

Anledningen bakom entusiasmen hos Nature-recensenter är ganska enkel. Cas12a2-mekanismen tillåter skapandet av ett verktyg för att "programmerbart döda celler."

Den första applikationen kan vara mycket effektivare att redigera med den andra CRISPR-metoden. Att kombinera Cas12a2 med andra CRISPR-Cas-system kan öka effektiviteten av CRISPR-genredigering genom motselektion.

Det kan också vara mycket effektivt för att detektera virus-RNA. Så, a andra applikationen är att CAs12a2 kan förvandlas till ett nästan perfekt test för att upptäcka viruss. Det publicerade dokumentet visar redan ett proof-of-concept av denna idé.

CAs12a2-baserade tester skulle kombinera den mycket höga känsligheten hos ett PCR-test med enkelheten och billigheten hos ett hemmatest. Allt utan att kräva komplexa maskiner.

Det bästa är att det kan ställas in för att upptäcka praktiskt taget alla RNA-virus, en familj som innehåller virus som COVID-19, influensa, ebola och Zika, såväl som alla mutationer som skulle undvika den första satsen av tester.

Allt som skulle behövas för att utforma ett nytt test skulle vara att känna till virusets genom och utforma anpassade crRNA-sekvenser. Något som kan göras på bara några veckor, vilket pandemin visade oss.

Så, på den nuvarande nivån av förståelse för Cas12a2, verkar testning vara en enkel tillämpning.

Den tredje möjliga tillämpningen kan vara att använda CRISPR-Cas12a2 i cancerbehandlingEtt teoretiskt exempel skulle kunna vara att programmera Cas12a2 att reagera på genetiska sekvenser som är specifika för cancercellen, vilket tvingar cancercellen till "självmord". Denna tillämpning kan dock vara längre fram i tiden än de andra på grund av komplexiteten i cancercellernas genetik.

Investering Takeaway

CRISPR-tekniken är fortfarande i sin linda, med helt nya mekanismer att avslöja. Det tog forskaren som arbetade med Cas12a2 7 år att få tillräckligt bra resultat för att förstå det. CRISPR-Cas12a2 har precis publicerats och är fortfarande långt ifrån kommersialisering. Jag skulle inte bli förvånad om andra varianter av CRISPR-Cas-system fortfarande är gömda i de preliminära resultaten från andra forskarlag världen över.

Cas12a2 kommer att vara ett utrymme för att noggrant studera i samband med testteknik, vilket potentiellt utgör ett hot mot antigentestning och PCR-testning på lång sikt.

Det kan också kombineras med andra CRISPR-tekniker för att göra dem mer effektiva eller lösa tekniska vägspärrar. Sammantaget verkar Cas12a2 vara ett bra skäl att vara mer optimistisk om CRISPR-teknologin i allmänhet och dess potential att förändra medicin. Inklusive i testning, något som ingen ens hade föreställt sig förrän i januari 2023.

Editas Medicin (REDIGERA) är ett av de företag som för närvarande är arbetar med denna teknik.