जीन-एडिटिंग टूल सीआरआईएसपीआर कैसे बेहतर काम करता है

चीनी शोधकर्ता का कहना है वह बनाया जीन-संपादित जुड़वां (जून 2019).

Anonim

हाल के वर्षों में सबसे महत्वपूर्ण वैज्ञानिक प्रगति में सीआरआईएसपीआर नामक एक तेज और किफायती तकनीक का उपयोग करके जीवित चीजों को आनुवंशिक रूप से संशोधित करने के नए तरीकों की खोज और विकास है। अब ऑस्टिन में टेक्सास विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों का कहना है कि उन्होंने तकनीक के लिए एक आसान अपग्रेड की पहचान की है जो बढ़ती सुरक्षा के साथ अधिक सटीक जीन संपादन का कारण बन जाएगी जो जीन संपादन के लिए दरवाजा खोल सकता है ताकि मनुष्यों में उपयोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित हो सके।

आण्विक जीवविज्ञानी की टीम ने निर्णायक साक्ष्य पाया कि वर्तमान में सीआरआईएसपीआर जीन संपादन में सबसे लोकप्रिय एंजाइम का इस्तेमाल किया जाने वाला सबसे लोकप्रिय एंजाइम और खोजा जाने वाला पहला, कैस 12 ए नामक कम इस्तेमाल किए गए सीआरआईएसपीआर प्रोटीन की तुलना में कम प्रभावशीलता और सटीकता है।

चूंकि कैस 9 पौधे या जानवर के जीनोम के गलत हिस्से को संपादित करने की अधिक संभावना है, स्वस्थ कार्यों में बाधा डालते हुए, वैज्ञानिकों ने केस 12a पर स्विच करने के मामले को सुरक्षित और अधिक प्रभावशाली जीन संपादन का नेतृत्व किया है, जो कि 2 अगस्त को प्रकाशित आणविक पत्रिका में प्रकाशित होता है। सेल

आणविक जैव विज्ञान के एक सहायक प्रोफेसर इल्या फिंकेलस्टीन और सह-लेखक ने कहा, "समग्र लक्ष्य यह है कि प्रकृति ने हमें सबसे अच्छा एंजाइम ढूंढना है और फिर इसे ऐतिहासिक दुर्घटना के माध्यम से खोजा गया पहला व्यक्ति लेने के बजाय इसे बेहतर बना दिया है।" अध्ययन के।

वैज्ञानिक पहले से ही सीआरआईएसपीआर का उपयोग कर रहे हैं, जीवाणुओं द्वारा वायरस के खिलाफ बचाव के लिए उपयोग किए जाने वाले प्राकृतिक तंत्र, मानव जीन के बारे में अधिक जानने के लिए, आनुवंशिक रूप से पौधों और जानवरों को संशोधित करने और ऐसे विज्ञान-कथा-प्रेरित प्रगति को विकसित करने वाले सूअरों के रूप में विकसित करते हैं जिनमें एक मोटा-लड़ने वाला माउस जीन होता है बेकन दुबला करने के लिए। कई लोग उम्मीद करते हैं कि सीआरआईएसपीआर मानव रोगों और फसलों के लिए नए उपचार का नेतृत्व करेगी जिनमें उच्च पैदावार हो या सूखे और कीटों का प्रतिरोध हो।

लेकिन प्रकृति में पाए गए सीआरआईएसपीआर सिस्टम कभी-कभी जीनोम में गलत जगह को लक्षित करते हैं, जो मनुष्यों के लिए लागू होता है-विनाशकारी हो सकता है, उदाहरण के लिए, आनुवांशिक बीमारी के लिए सही करने में विफल रहता है और इसके बजाय स्वस्थ कोशिकाओं को कैंसर कोशिकाओं में बदलना पड़ता है।

कुछ पिछले अध्ययनों ने संकेत दिया है कि Cas12a Cas9 की तुलना में choosier है, लेकिन अब से पहले अनुसंधान अनिश्चित था। शोधकर्ताओं का कहना है कि यह नवीनतम अध्ययन, यह दिखाकर मामला बंद कर देता है कि कैस 12 ए कैस 9 की तुलना में अधिक सटीक जीन-संपादन स्केलपेल है और क्यों समझा रहा है।

स्नातक छात्र इसाबेल स्ट्रोकेंडल और प्रोफेसर रिक रसेल के नेतृत्व में टीम ने पाया कि कैस 12 ए चुनिंदा है क्योंकि यह वेल्क्रो को जीनोमिक लक्ष्य के रूप में बांधता है, जबकि कैस 9 सुपर गोंद की तरह अपने लक्ष्य को बांधता है। प्रत्येक एंजाइम में आरएनए में लिखे आनुवांशिक कोड की एक छोटी सी स्ट्रिंग होती है जो वायरस के डीएनए में लिखित जेनेटिक कोड की एक लक्षित स्ट्रिंग से मेल खाती है। जब यह कुछ डीएनए में टक्कर लगी है, तो एंजाइम बेस जोड़ों को बनाकर इसे बांधने की कोशिश कर रहा है-एक छोर से शुरू होता है और साथ ही साथ काम करता है, यह देखने के लिए कि एक तरफ प्रत्येक अक्षर (डीएनए) आसन्न पत्र से कितना अच्छा मिलान करता है दूसरी तरफ (आरएनए)।

कैस 9 के लिए, प्रत्येक आधार जोड़ी सुपर गोंद के एक डब की तरह कसकर चिपक जाती है। यदि प्रत्येक पक्ष के पहले कुछ अक्षर अच्छी तरह से मेल खाते हैं, तो Cas9 पहले ही डीएनए से दृढ़ता से बंधे हैं। दूसरे शब्दों में, कैस 9 जीनोमिक लक्ष्य में पहले सात या आठ अक्षरों पर ध्यान देता है, लेकिन प्रक्रिया के चलते कम ध्यान देता है, जिसका अर्थ है कि यह प्रक्रिया में बाद में एक विसंगति को आसानी से नजरअंदाज कर सकता है जो इसे गलत हिस्से को संपादित करने के लिए प्रेरित करेगा जीनोम

Cas12a के लिए, यह एक वेल्क्रो पट्टा की तरह है। रास्ते में प्रत्येक बिंदु पर, बॉन्ड अपेक्षाकृत कमजोर हैं। यह दोनों पक्षों के लिए स्ट्रिप के साथ एक अच्छा मैच लेता है ताकि एक संपादन करने के लिए काफी देर तक पकड़ लिया जा सके। इससे यह अधिक संभावना है कि यह जीनोम के केवल इच्छित हिस्से को संपादित करेगा।

रसेल ने कहा, "यह बेस-जोड़ी गठन की प्रक्रिया को अधिक उलटा बनाता है।" "दूसरे शब्दों में, Cas12a अगले आधार पर जाने से पहले प्रत्येक आधार जोड़ी की जांच करने का बेहतर काम करता है। सात या आठ अक्षरों के बाद, कैस 9 जांच बंद कर देता है, जबकि Cas12a लगभग 18 अक्षरों की जांच करता रहता है।"

शोधकर्ताओं ने कहा कि Cas12a अभी भी सही नहीं है, लेकिन अध्ययन से पता चलता है कि Cas12a को और बेहतर किया जा सकता है, शायद एक दिन "सटीक स्केलपेल" बनाने के सपने को साकार करने के लिए एक अनिवार्य रूप से त्रुटि-सबूत जीन-संपादन उपकरण।

"पूरी तरह से, Cas12a बेहतर है, लेकिन कुछ ऐसे क्षेत्र थे जहां Cas12a अभी भी अपने आरएनए और जीनोमिक लक्ष्य के बीच कुछ गलत तरीके से अंधेरा था, " Finkelstein ने कहा। "तो हमारा काम क्या करता है, आगे कैस 12 ए में सुधार के लिए एक स्पष्ट रास्ता दिखाता है।"

शोधकर्ता वर्तमान में इन अंतर्दृष्टि का उपयोग एक फॉलो-ऑन परियोजना में कर रहे हैं जो एक बेहतर Cas12a इंजीनियर करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

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