కొత్త CRISPR లు అసలు సామర్ధ్యాలపై విస్తరిస్తాయి

కొత్త నియామకాలలో, పాడి ఆవులలో సాధారణంగా కనిపించే బ్యాక్టీరియా నుండి వచ్చిన ఒక వ్యవస్థ మానవ ఆరోగ్యం కోసం ప్రత్యేక వాగ్దానాన్ని చూపిస్తుంది. దీని సామర్థ్యం అసలు మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించే CRISPR-CAS వ్యవస్థతో సమానంగా ఉంటుంది, అయితే దాని చిన్న పరిమాణం మానవ కణాలకు పంపిణీ చేయడానికి మరింత సులభంగా ప్యాక్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఇది ఇతర వ్యవస్థలు చేయలేని నిర్దిష్ట జన్యు శ్రేణులను కూడా లక్ష్యంగా చేసుకోవచ్చు మరియు మానవ రోగనిరోధక వ్యవస్థలు దానికి గురయ్యే అవకాశం లేదు.

ఫలితాలు ఆన్‌లైన్ మార్చి 14 లో కనిపిస్తాయి ప్రొసీడింగ్స్ ఆఫ్ ది నేషనల్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ (PNA లు).

2012 లో జెన్నిఫర్ డౌడ్నా నేతృత్వంలోని బృందం DNA యొక్క నిర్దిష్ట విభాగాలను లక్ష్యంగా చేసుకోవడానికి మరియు తగ్గించడానికి సవరించవచ్చని చూపించినప్పుడు 2012 లో CRISPR-CAS9 విస్తృత శాస్త్రీయ దృశ్యంలోకి ప్రవేశించింది. సిస్టమ్ యొక్క CRISPR సగం జన్యు హోమింగ్ పరికరంగా పనిచేస్తుంది, కాస్ 9 భాగం స్కాల్పెల్ లాగా పనిచేస్తుంది, ఇది CRISPR చెప్పే చోట కత్తిరించబడుతుంది. ఆ పని – మరియు CRISPR ను ఉపయోగించి తదుపరి పరిశోధనలో ఎక్కువ భాగం – బ్యాక్టీరియా జాతుల నుండి వైరల్ డిఫెన్స్ మెకానిజంపై నిర్మించబడింది స్ట్రెప్టోకోకస్ పయోజెనెస్. కానీ ఇతర బ్యాక్టీరియా జాతులు కూడా విస్తృతమైన సామర్థ్యాలు మరియు పరిమితులతో సమానమైన రక్షణ వ్యవస్థలను కలిగి ఉన్నాయి.

“మానవ కణాలపై ఉపయోగించిన మొట్టమొదటి CRISPR-CAS సిస్టమ్స్ పరిశోధకులు ఇప్పటికీ ఉత్తమంగా పనిచేయడం చాలా గొప్పది” అని డ్యూక్‌లోని బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ యొక్క జాన్ డబ్ల్యూ. స్ట్రోహ్బెహ్న్ విశిష్ట ప్రొఫెసర్ చార్లీ గెర్స్‌బాచ్ అన్నారు. “మేము వేర్వేరు సామర్థ్యాలను కలిగి ఉన్న వివిధ CRISPR వ్యవస్థల కోసం మరింత అస్పష్టమైన సెట్టింగులలో కనిపించే బ్యాక్టీరియాను కొట్టాలని మేము కోరుకున్నాము.”

ఇది చేయుటకు, గెర్స్‌బాచ్ మరియు అతని బృందం CRISPR లో ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి మరియు ప్రముఖ నిపుణులలో ఒకరిని ఆశ్రయించింది, దీని ప్రయోగశాల హైవేకి కేవలం 25 మైళ్ల దూరంలో ఉంది. టెక్నాలజీ యొక్క నోబెల్-అవార్డు గెలుచుకున్న కాగితానికి ఏడు సంవత్సరాల ముందు, ఎన్‌సి స్టేట్ యొక్క రోడోల్ఫ్ బారంగౌ CRISPR ని పాడి స్టార్టర్ సంస్కృతులలో ఉపయోగించే బ్యాక్టీరియాలో రక్షణ వ్యవస్థగా వర్గీకరించారు. అప్పటి నుండి, అతని ప్రయోగశాల ఆహార తయారీ మరియు ప్రోబయోటిక్స్ నుండి చెట్ల జన్యువులను సవరించడం ద్వారా కలప లక్షణాలను మార్చడం వరకు అనువర్తనాల కోసం CRISPR బయాలజీ యొక్క వైవిధ్యాన్ని అన్వేషించడంపై దృష్టి పెట్టింది.

“ప్రజలు అభినందిస్తున్న దానికంటే చాలా ఎక్కువ CRISPR-CAS వ్యవస్థ వైవిధ్యం ఉంది, మరియు పరమాణు యంత్రాలుగా క్రియాత్మక సంభావ్యత కలిగిన విభిన్న ప్రభావాలకు ఇది చాలా ఉపయోగకరంగా ఉంటుంది” అని టాడ్ ఆర్. క్లాన్హామర్ విశిష్ట ప్రొఫెసర్ ఆఫ్ ఫుడ్, బయోప్రాసెసింగ్ మరియు న్యూట్రిషన్ సైన్సెస్ ఎన్‌సి స్టేట్‌లో బారంగౌ చెప్పారు. “CAS9 వంటి కొన్ని ప్రస్తుత ఎఫెక్టర్లు ఇప్పటికే క్లినిక్‌లో గొప్ప సామర్థ్యాన్ని చూపించగా, జన్యువు, ట్రాన్స్‌క్రిప్టోమ్ మరియు ఎపిజెనోమ్ యొక్క తరువాతి తరం మానిప్యులేషన్ కోసం మేము CRISPR టూల్‌బాక్స్‌ను విస్తరించాలి.”

బ్యాక్టీరియా జన్యువుల యొక్క పెద్ద డేటాబేస్లలో CRISPR-CAS వ్యవస్థలను గుర్తించడానికి బారంగౌ గణన ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేసింది. “క్రిస్ప్డిస్కో” అని పిలువబడే ఈ కార్యక్రమం 1000 కంటే ఎక్కువ వేర్వేరు అన్వేషించబడని CRISPR వ్యవస్థలను గుర్తించింది, ఇది పరిశోధకులు గెర్స్‌బాచ్ యొక్క ప్రయోగశాల కోసం 50 మంది అభ్యర్థులను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు మరింత ఇంజనీర్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మరియు మరింత ఇంజనీర్‌ను తగ్గించారు.

ఆ CRISPR వ్యవస్థలు మానవ కణాలలో జీన్ రెప్రెసర్లు మరియు యాక్టివేటర్లతో పాటు జన్యు మరియు బాహ్యజన్యు సంపాదకులుగా వారి సామర్ధ్యాల కోసం పరీక్షించబడ్డాయి. నాలుగు వ్యవస్థలు వారి వ్యక్తిగత విజయాల కోసం నిలబడి ఉండగా, ఒకటి బోర్డు అంతటా దాని బహుముఖ ప్రజ్ఞకు ప్రత్యేకంగా గుర్తించదగినది. సబ్‌కాస్ 9 అని పిలుస్తారు, మంచి CRISPR భాగం కనుగొనబడింది స్ట్రెప్టోకోకస్ ఉగెరిస్సాధారణంగా పాడి ఆవులలో కనిపించే బ్యాక్టీరియా కొన్ని మానవ ప్రోబయోటిక్ ఉత్పత్తులలో కూడా ఉపయోగించబడుతుంది.

పరిశోధకులు అనేక కారణాల వల్ల సబ్‌కాస్ 9 గురించి సంతోషిస్తున్నారు. ఇది సాంప్రదాయకంగా ఉపయోగించిన CAS9 DNA మాలిక్యులర్ స్కాల్పెల్ కంటే చిన్నది, అనగా ఇది సరుకును మానవ కణజాలాలకు సమర్థవంతంగా బదిలీ చేసే డెలివరీ వ్యవస్థల్లోకి సులభంగా లోడ్ చేయబడుతుంది. ఇది దాని అసలు ప్రతిరూపం కంటే వేర్వేరు జన్యు శ్రేణులను కూడా లక్ష్యంగా చేసుకోవచ్చు. DNA క్రమం “GG” ప్రక్కనే ఉన్న జన్యు లక్ష్యాల వద్ద సాధారణంగా ఉపయోగించే CAS9 పనిచేస్తుంది, కొత్త వ్యవస్థ పొరుగున ఉన్న “AATA” లేదా “AGTA” నమూనాల సైట్లలో పనిచేస్తుంది.

“GG ​​చాలా సాధారణమైన DNA క్రమం, కానీ మీరు నిజంగా ఒక నిర్దిష్ట బేస్ జత DNA ను లక్ష్యంగా చేసుకోవాల్సిన అవసరం ఉంటే మరియు సమీపంలో GG లేకపోతే, మీకు ప్రత్యామ్నాయ ఎంపిక అవసరం” అని గెర్స్‌బాచ్ ల్యాబ్‌లోని పోస్ట్‌డాక్టోరల్ ఫెలో గేబ్ బటర్‌ఫీల్డ్ అన్నారు, డ్యూక్ బయోమెడికల్ ఇంజనీరింగ్ పీహెచ్‌డీ విద్యార్థి రోలి రోమ్‌తో కలిసి ఈ పనికి సహకరించారు. “ఈ వ్యవస్థ పరిశోధకులకు వారి లక్ష్య సైట్ ఎంపికతో నిజంగా ఖచ్చితంగా ఉండాల్సిన అవసరం వచ్చినప్పుడు వేర్వేరు CAS9 లను ఉపయోగించడం కోసం వశ్యతను ఇస్తుంది.”

చివరిది కాని ఖచ్చితంగా కాదు, ఎస్. ఎర్ల్ సాధారణంగా ప్రజలలో కనిపించదు, బ్యాక్టీరియా జాతులకు భిన్నంగా, దీని నుండి మరింత సాధారణ కాస్ 9 ప్రోటీన్లు వేరుచేయబడ్డాయి. దీని అర్థం చాలా మంది ప్రజల రోగనిరోధక వ్యవస్థలు సబ్‌కాస్ 9 ను మునుపటి సహజ బహిర్గతం నుండి చికిత్సా అనువర్తనంలో ఉపయోగించాలంటే గుర్తించవు.

ముందుకు వెళుతున్నప్పుడు, పరిశోధకులు సుబ్కాస్ 9 వారు expect హించినట్లుగా ముందుగా ఉన్న రోగనిరోధక శక్తిని తప్పించుకుంటుందో లేదో చూడటానికి మరియు దానిని అనేక సెల్ మరియు జన్యు చికిత్సలలో చేర్చడాన్ని పరీక్షిస్తున్నారో లేదో చూడటానికి కృషి చేస్తున్నారు. వారు దర్యాప్తు చేయడానికి మరిన్ని CRISPR వ్యవస్థలను కనుగొనడానికి ఇప్పుడు అందుబాటులో ఉన్న భారీ బ్యాక్టీరియా మెటాజెనోమిక్ డేటాబేస్‌లలోకి తిరిగి మునిగిపోవచ్చు.

“చికిత్సా అనువర్తనాలకు సంభావ్యతతో పాటు, విభిన్న ఆవాసాలకు అనుగుణంగా ఉన్న బ్యాక్టీరియా వివిధ రకాల హోస్ట్‌లకు బాగా సరిపోయే హార్బర్ ఎఫెక్టర్లను కలిగి ఉందని మేము అభినందిస్తున్నాము, మొక్కలు, పశువులు మరియు పర్యావరణ అనువర్తనాలకు మరింత సరిపోయే వ్యవస్థలను కనుగొనటానికి చాలా అవకాశం ఉంది” అని బారంగౌ చెప్పారు.

“మేము ఇప్పుడు చాలా సంవత్సరాలుగా సహకరిస్తున్నాము, మరియు ఇది డ్యూక్ యొక్క బయోమెడికల్ సామర్ధ్యాలు మరియు NC స్టేట్ యొక్క వ్యవసాయ మరియు సూక్ష్మజీవుల నైపుణ్యం యొక్క నిజంగా ఫలవంతమైనది” అని గెర్స్‌బాచ్ చెప్పారు. “సైన్స్ యొక్క జన్యు మరియు బాహ్యజన్యు ఎడిటింగ్ టూల్‌బాక్స్‌ను విస్తరించడానికి నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ నుండి పెట్టుబడుల ద్వారా గత దశాబ్దంలో మా పనులన్నీ సాధ్యమయ్యాయి.”

ఈ పనికి నేషనల్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ హెల్త్ (U01AI146356, UM1HG012053, R01MH125236, RM1HG011123), నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ (EFMA-1830957), DARPA (HR0011-19-2-0008), పాల్ జి.