REKLÁM

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 genomszerkesztő eszközként ismerték el. 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 pontosabban képes megcélozni és elpusztítani a különböző genetikai betegségekhez kapcsolódó mRNS-eket és fehérjéket anélkül, hogy a céltól eltérő hatást és öröklődő problémákat okozna. Craspase néven ez az első CRISPR-Cas rendszer, amely fehérjeszerkesztő funkciót mutat. Ez az első olyan rendszer, amely RNS-t és fehérjét is képes szerkeszteni. 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 romboló fehérjéből, a „CRISPR-hez kapcsolódó proteinből (Cas)”. amely megköti és lebontja a vírusgén azonosított szekvenciáit, hogy megvédje a baktériumokat a vírusoktól.  

CRISPER stands for “clustered regularly interspaced short palindromic repeats”. It is transcribed bacterial RNA characterised by palindromic repeats.  

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 ki először kísérletileg, hogy a baktériumok és archaeák immunrendszerének célpontja az idegen DNS és nem az mRNS. A vírusszekvenciák azonosításának és lebontásának mechanizmusa azt sugallta, hogy az ilyen rendszerek genomszerkesztési eszközként használhatók. Amióta 2008-ben genomszerkesztő eszközként ismerték el, a CRISPR–Cas rendszer nagyon hosszú utat tett meg szilárdan megalapozott, szabványos génszerkesztő rendszerként, és számos alkalmazásra talált a biomedicinában, a mezőgazdaságban és a gyógyszeriparban, beleértve a klinikai génterápiát is.1,2.  

Széles skálája CRISPR-Cas systems are already identified and currently available for monitoring and editing DNA/RNA sequences for research, drug screening, diagnostics and treatments. The current CRISPR/Cas systems are divided into 2 classes (Class 1 and 2) and six types (Type I to XI). Class 1 systems have multiple Cas proteins which need to form a functional complex to bind and act on their targets. On the other hand, Class 2 systems have only one large Cas protein for binding and degrading target sequences which makes Class 2 systems easier to use. Commonly used Class 2 systems are Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, and Cas12 Type V. These systems may have undesired collateral effects I.e., off-target impact and cytotoxicity3,5.  

Génterápiák based on current CRISPR- Cas systems have limited clinical use because of frequent occurrences of off-target editing, unexpected DNA mutations, including big DNA fragment deletions and large DNA structural variants at both on-target and off-target sites that leads to cell deaths and other inheritable problems.  

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 egy kaszpázszerű fehérjéhez kapcsolódik, amelyet ezért neveztek 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. Pontosabban képes megcélozni és elpusztítani a különböző genetikai betegségekhez kapcsolódó mRNS-eket és fehérjéket, anélkül, hogy a célponton kívülre hatna. 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. Génszerkesztő funkciója minimális off-cél hatást eredményez, és nem okoz öröklődő problémákat. 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  
  1. 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 
  1. 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 
  1. 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  
  1. 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 

*** 

Umesh Prasad
Umesh Prasad
Tudományos újságíró | A Scientific European folyóirat alapító szerkesztője

Iratkozzon fel hírlevelünkre

A legfrissebb hírekkel, ajánlatokkal és külön értesítésekkel kell frissíteni.

Legnépszerűbb cikkek

Brain Pacemaker: Új remény a demenciában szenvedőknek

Az Alzheimer-kór agyi "pacemakere" segít a betegeknek...

A Hold légköre: Az ionoszférának nagy a plazmasűrűsége  

Az egyik legszebb dolog az anyaföldön...
- Reklám -
94,519VentilátorokMint
47,682KövetőKövesse
1,772KövetőKövesse
30ElőfizetőkFeliratkozás