كريسبر أصبح أكثر قوة بفضل "التبديل"

على كل المذهل القدرة على تحرير الجينات الميكانيكية كريسبر يشبه أداة السلطة مع كسر التبديل. مجرد التفكير في ذلك: آلية كاملة من كريسبر بنيت في أنبوب اختبار ، وبعد الانتهاء كان دائما نشطة ، تمكين العاملين. بعد إدخال الحيوانات أو الناس ، كريسبر يبدأ في التجول في جميع أنحاء الجسم في البحث عن الجينات المستهدفة التي تحتاج إلى تعديل أو تدمير حتى تفقد السلطة لا يتم استقلاب الجسم.

ضعف السيطرة على الأدوات الجزيئية ، ومن الواضح أن ليس الحل الأمثل: أنه يمكن أن يكون التفاني وكسر عدم استهداف الجينات. و إذا كان هناك شيء يذهب على نحو خاطئ, ليس هناك طريقة فورية لإيقاف تشغيل المحرك قبل ذلك سوف يسبب الضرر.

في وقت سابق من هذا الشهر ، فريق من جامعة كاليفورنيا في بيركلي حاولت ترويض الوحش كريسبر. باستخدام أسلوب التعميم التقليب الفريق تنظيمها في برمجة كريسبر أداة ProCas9 التي بهدوء يخفي في الخلايا ، حتى كان توقظ من العوامل الخارجية — على سبيل المثال العدوى الفيروسية.

هذا "أمنية إضافية" تقييد مهارات التحرير كريسبر مجموعة فرعية من خلايا "لقطع" ، ويقول مؤلف الدراسة الدكتور ديفيد وحشية.

وعلاوة على ذلك ، ProCas9 يمكن أن تستجيب منطقي الإدخال ، مثل "و" أو "لا" ، مما يعني أنه سوف يتم تفعيلها إلا تحت مجموعة محددة من التعليمات — على سبيل المثال ، "هذه الخلية السرطانية" أو "هذه الخلية المصابة" سوف يؤدي إلى الجواب "التضحية" التي ينشط كريسبر و يعطيه تعليمات إلى قطع الجينات اللازمة للبقاء على قيد الحياة. ونشرت الدراسة في المجلة المرموقة الخلية.

السيطرة كريسبر

دعونا قليلا تحديث الذاكرة الخاصة بك: كريسبر كأداة تحرير الجينات التي تمثل في الحقيقة الجزيئية الثنائي. الجزء الأول, دليل الحمض النووي الريبي ، بل هو صغيرة الدموي كلاب الصيد الذين يبحثون عن الجينات المستهدفة.

مرة الجين هو القبض على العنصر الثاني Cas9 تنشيط أداء القطع. على النقيض من دليل الحمض النووي الريبي ، والتي تتكون من الحروف Cas9 هو بروتين. مع هذا المكون ، قررت أن تلعب العلماء من بيركلي.

"وضح الهدف من عملنا هو ترويض و تستخدم لإزالة الأشياء غير الضرورية التي لا تتعلق تحرير الجينوم" ، ويقول وحشية.

ماذا يمكنك أن تفعل مع البروتين ؟ تخيل سلسلة طويلة جدا من الكرات المرقمة (الأحماض الأمينية) ، تكوم في مجمع هيكل ثلاثي الأبعاد. قطع السلسلة و يمكن إعادة ترتيب الخرز بحيث موقفهم على الموضوع تختلف عن الأصل ، ووضعها في عقدة أو اثنين عند إعادة ربط خيوط البروتين.

هو ، في الواقع ، جعلت الفريق. هذه الخدعة يسمى "التعميم التقليب" وتحويل مصدر البروتين بحيث يكون لها بداية و نهاية و انها تطوي في شكل مختلف. انها عملية ضخمة على المستوى الجزيئي ، والتي عادة ما يدمر وظيفة البروتين.

يقول المؤلفان لم تكن متأكدا من شأنها أن تعمل مع شيء معقد مثل Cas9.

من المستغرب ، Cas9 تقريبا الاختبار. الفريق حاول في العديد من النقاط قبل أن تجد التخفيضات التي تحافظ على وظيفة البروتين ، ولكن في 10% من الحالات بناء Cas9 عملت تقريبا نفس الأصلي.

هناك الذكية الشيء: عندما كنت إعادة خيوط البروتين الفريق تراجع في الجزيئي "البوابة" ، صغير linker التي منعت قطع قدرة Cas9 ، إذا كان رابط لم يتم كسر.

ما كسر السلسلة ؟ مجموعة من الإنزيمات يسمى البروتياز.

Proteotoxicity رابط

فكر البروتيني مثل مقص صغير البروتين التي تطفو في الجسم. الأسرة بكاملها: جيدة تساعدنا على هضم لدينا شرائح اللحم و الفاصوليا. ولكن هناك السيئة. الخلايا السرطانية ، على سبيل المثال ، الضخ الخاصة بك "الشر" البروتيني الذي كسر الأنسجة المحيطة بها ، وتعزيز نموها. كما يمكن أن تفرز الفيروسية البروتياز التي غالبا ما تكون مطلوبة من أجل اختراق متعددة الخلايا والأنسجة. زيكا و الضنك هي من بين أولئك الذين يستخدمون البروتيني كسلاح ، البروتياز من اصابة الفيروسات النباتية تساعد على تلوث البطاطس والمحاصيل الأخرى.

ولكن البروتيني لا قطع في الإرادة. بل تم تصميم كل منها فقط عدد قليل من سلاسل الأحماض الأمينية — "رموز البريدي" أنها تعترف والتخفيضات.

هذا يعني أن الفريق قادر على وضع معين الرمز البريدي الموافق معين البروتياز — على سبيل المثال ، من الخلايا السرطانية في Cas9 بروتين رابط. وهكذا, رابط سيتم قطع فقط في الخلايا التي لديها هذه محددة البروتيني ، وبالتالي سيتم تضمين فقط في هذه الخلايا. اعتمادا على دليل الحمض النووي الريبي ، يمكن لفريق التصميم كريسبر تفعيل قطع الجينات اللازمة للبقاء على قيد الحياة — وبالتالي قتل الخلايا السرطانية.

في هذا المعنى الجديد Cas9 البروتينات يسمى ProCas9 ("pro" بسبب "البروتيني"), تتحول إلى تجسس صغيرة الآلات التي تصبح قاتلة بعد التنشيط.

القاتل-محب

لاختبار مفهوم ، قدم العلماء الخلايا المصابة زيك الجديد الخاص بك ProCas9 مجهزة دليل الحمض النووي الريبي ، مدربة على البحث عن الجينات التي تدعم حياة الخلايا.

فقط في الأسبوع الجديد كريسبر نظام تدمير الخلايا المصابة "الإيثار الحماية." الخلايا السليمة بقي على قيد الحياة و سليمة.

أظهرت أن النظام لا يزال هادئا فيوقت السلم ، مما يحد من الجينوم ضرر على المالك ، قال الكتاب.

في بعض التجارب النظام ProCas9 يعمل فقط كذلك ، التضحية بعدوى فيروس غرب النيل الخلايا.

"على الرغم من أنه هو في وقت مبكر جدا إثبات المفهوم ، ويدل ذلك على فكرة أن هذا يمكن أن يكون الاصطناعية المناعي" ، ويقول مؤلف الدراسة بنيامين أوكس. "لقد أنشأنا البروتين الذي بالكشف عن التهديدات الكامنة التي يمكن برمجتها إلى تصديق أي شيء."

كريسبر نظام غير المحتمل أن تتداخل مع نظام المناعة لدينا. ميزة أخرى من إعادة هيكلة البروتين هو جديد ينتهي إلى أفضل تحمل الأحمال ، مثل غيرها من الحمض النووي تعديل الإنزيمات أو مؤشرات توهج في الظلام.

إذا Cas9 لديه قوة عظمى جديدة تسمح لنا المسار حيث في الخلايا هو بروتين أو تغيير التعبير عن بعض الجينات بدلا من مباشرة هلكنا المواد الجينية.

فريق من بيركلي قد قدمت بالفعل عدة حالات الاستخدام. ProCas9 سوف تكون مفيدة في الفحص الجزيئي أو اكتشاف المخدرات. أو أنها قد تحد من الختان من الحمض النووي تعريف الخلايا "بعد تحرير العام تسليم المعقدة إلى الهدف النسيج أو العضو" التي ستساهم بشكل كبير في تعزيز الأمن الشخصي أداة خاصة في إعدادات السريرية.

ولكن الشيء الأكثر إثارة للاهتمام في هذا هو أننا لا ترتبط آلية كريسبر التي وهبت لنا الطبيعة. هذه البروتينات يمكن أن يكون الأمثل بعناية ووضعها في إطارات لا توجد في الطبيعة ، ولكن مع الخصائص الضرورية للاستخدام في الخلايا البشرية ، البحث أو العلاج ، يقول وحشية.

ما من تطبيق الصك الجديد رؤيتك ؟ أخبرنا عن ذلك في الدردشة