Craspase: egy új, biztonságosabb „CRISPR – Cas System”, amely a géneket és a fehérjéket is szerkeszti  

A baktériumokban és vírusokban található „CRISPR-Cas rendszerek” azonosítják és elpusztítják a behatoló vírusszekvenciákat. Ez egy bakteriális és archaeális immunrendszer, amely védelmet nyújt a vírusfertőzések ellen. 2012-ben a CRISPR-Cas rendszert a genom szerkesztő eszköz. Azóta a CRISPR-Cas rendszerek széles skáláját fejlesztették ki, és olyan területeken találtak alkalmazást, mint a génterápia, diagnosztika, kutatás és termésjavítás. A jelenleg rendelkezésre álló CRISPR-Cas rendszerek klinikai felhasználása azonban korlátozott a célon kívüli szerkesztések gyakori előfordulása, a váratlan DNS-mutációk és az öröklődő problémák miatt. A kutatók a közelmúltban egy új CRISPR-Cas rendszerről számoltak be, amely képes megcélozni és elpusztítani az mRNS-t és fehérjék pontosabban társíthatók a különböző genetikai betegségekhez, célon kívüli hatások és öröklődő problémák nélkül. Craspase néven ez az első CRISPR-Cas rendszer, amely megjelenik fehérje szerkesztő funkció. Ez az első olyan rendszer is, amely képes mind az RNS, mind a fehérje. Mivel a Craspase túllép a meglévő CRISPR-Cas rendszerek számos korlátján, forradalmasíthatja a génterápiát, a diagnosztikát és a monitorozást, az orvosbiológiai kutatást és a termésjavítást. 

A „CRISPR-Cas rendszer” a baktériumok és archaeák természetes immunrendszere a vírusfertőzések ellen, amely azonosítja, megköti és lebontja a vírusgén szekvenciáit a védelem érdekében. Két részből áll – az első fertőzés után a bakteriális genomba beépült vírusgénből átírt bakteriális RNS-ből (CRISPR-nek nevezik, ez azonosítja a behatoló vírusgének célszekvenciáit) és egy kapcsolódó rombolóból. fehérje „CRISPR társított fehérje (Cas)”, amely megköti és lebontja a vírusgén azonosított szekvenciáit, hogy megvédje a baktériumokat a vírusoktól.  

CRISPER a „fürtözött, szabályosan elhelyezkedő rövid palindrom ismétlődések” rövidítése. Ez egy átírt bakteriális RNS, amelyet palindromikus ismétlődések jellemeznek.  

A palindromikus ismétlődéseket (CRISPR) először a szekvenciákban fedezték fel E. coli 1987-ben Francisco Mojica hasonló struktúrákat figyelt meg az archaeában, és ő volt az, aki először gondolta ezeket a baktériumok és archaeák immunrendszerének részének. 1995-ban mutatták be először kísérletileg, hogy a baktériumok és archaeák immunrendszerének célpontja idegen DNS volt, nem pedig mRNS. A vírusszekvenciák azonosításának és lebontásának mechanizmusa azt sugallta, hogy az ilyen rendszerek eszközként használhatók genom szerkesztés. Amióta 2012-ben genomszerkesztő eszközként ismerték el, a CRISPR–Cas rendszer nagyon hosszú utat tett meg szilárdan megalapozott szabványként. gén szerkesztése rendszert, és számos alkalmazást talált a biomedicinában, a mezőgazdaságban, a gyógyszeriparban, beleértve a klinikai génterápiát is.^1,2.  

Széles skálája CRISPR- A Cas-rendszerek már azonosítottak és jelenleg rendelkezésre állnak DNS/RNS-szekvenciák megfigyelésére és szerkesztésére kutatási, gyógyszerszűrési, diagnosztikai és kezelési célokra. A jelenlegi CRISPR/Cas rendszerek 2 osztályra (1. és 2. osztály) és hat típusra (I-XI. típus) oszthatók. Az 1. osztályú rendszereknek több Cas is van fehérjék amelyeknek funkcionális komplexumot kell alkotniuk ahhoz, hogy megköthessék célpontjaikat és azokra hathassanak. Másrészt a 2. osztályú rendszereknek csak egy nagy Cas-ja van fehérje célszekvenciák kötésére és lebontására, ami megkönnyíti a 2. osztályú rendszerek használatát. Az általánosan használt 2. osztályú rendszerek a Cas 9 Type II, a Cas13 Type VI és a Cas12 Type V. Ezeknek a rendszereknek nemkívánatos járulékos hatásai lehetnek, pl. a célon kívüli hatások és citotoxicitás.^3,5.  

Génterápiák A jelenlegi CRISPR-Cas rendszerek klinikai felhasználása korlátozott, mivel gyakran előfordulnak célon kívüli szerkesztések, váratlan DNS-mutációk, beleértve a nagy DNS-fragmens deléciókat és a nagy DNS szerkezeti változatokat mind a célponton, mind a célon kívüli helyeken, amelyek sejthalálhoz vezetnek. és egyéb öröklődő problémák.  

Craspase (vagy CRISPR-vezérelt kaszpáz)  

A kutatók a közelmúltban egy új CRISPER-Cas rendszerről számoltak be, amely egy 2. osztályú, III-E típusú Cas7-11 rendszer, amely kaszpázszerűséggel társul. fehérje innen nevezték el Craspase vagy CRISPR-vezérelt kaszpáz ⁵ (A kaszpázok cisztein proteázok, amelyek kulcsszerepet játszanak az apoptózisban a sejtszerkezetek lebontásában). Olyan területeken alkalmazható, mint a génterápia és a diagnosztika. A Craspase RNS-vezérelt és RNS-célzott, és nem vesz részt a DNS-szekvenciákban. Megcélozhatja és elpusztíthatja az mRNS-t és fehérjék pontosabban összefüggésbe hozható a különböző genetikai betegségekkel, célon kívüli hatás nélkül. Így a betegségekkel kapcsolatos gének eliminálása mRNS vagy fehérje szintű hasítással lehetséges. Ezenkívül, ha specifikus enzimhez kapcsolódik, a Craspase a fehérjék funkcióinak módosítására is használható. Amikor RNáz és proteáz funkcióit eltávolítják, a Craspase deaktiválódik (dCraspase). Nincs vágó funkciója, de kötődik RNS- és fehérjeszekvenciákhoz. Ezért a dCraspase diagnosztikában és képalkotásban használható betegségek vagy vírusok megfigyelésére és diagnosztizálására.  

A Craspase az első CRISPR-Cas rendszer, amely fehérjeszerkesztési funkciót mutat. Ez az első olyan rendszer, amely RNS-t és fehérjét is képes szerkeszteni. Az gén szerkesztése A funkció minimális célon kívüli hatásokat eredményez, és nincsenek öröklődő problémák. Ezért a Craspase valószínűleg biztonságosabb a klinikai felhasználásban és a terápiában, mint a jelenleg elérhető többi CRISPR-Cas rendszer ^4,5.    

Mivel a Craspase túllép a meglévő CRISPR-Cas rendszerek számos korlátján, forradalmasíthatja a génterápiát, a diagnosztikát és a monitorozást, az orvosbiológiai kutatást és a termésjavítást. További kutatásokra van szükség ahhoz, hogy megbízható bejuttatási rendszert fejlesszenek ki, amely pontosan megcélozza a betegséget okozó géneket a sejtekben, mielőtt a klinikai vizsgálatok során bebizonyítanák a biztonságot és a hatékonyságot.   

*** 

Referenciák:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: Felfedezésének története és a genomszerkesztésben való felhasználásának etikai megfontolásai. Biochemistry Moscow 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Chao Li et al 2022. Számítási eszközök és erőforrások a CRISPR/Cas genomszerkesztéshez. Genomika, proteomika és bioinformatika. Elérhető online: 24. március 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. RNS-célzó CRISPR–Cas rendszerek. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Chunyi Hu et al 2022. A Craspase egy CRISPR RNS által irányított, RNS által aktivált proteáz. Tudomány. 25. augusztus 2022., 377. kötet, 6612. szám. 1278–1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: Egy új CRISPR/Cas kettős génszerkesztő. Functional & Integrative Genomics 23, 98 (2023). Közzétéve: 23. március 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***