CRISPR ima rivala
Kada se kaže CRISPR, misli se na CRISPR-Cas9. CRISPR predstavlja specijalizovani deo DNK sekvence, dok je Cas9 enzim koji ima ulogu molekulskih makaza koje imaju mogućnost sečenja molekula DNK.
CRISPR tehnologija je vrlo moćna i koristi se za menjanje sekvence DNK. Na ovaj način, istraživačima se olakšava modifikovanje sekvence.
Kada je potrebno kreirati određene mutacije, takođe je potrebno i ,,prevariti” ćeliju i to tako da ona koristi novi, željeni deo DNK (sekvencu DNK) za popravljanje mesta gde je došlo do sečenja uz pomoć Cas9. Ova tehnologija može biti vrlo komplikovana ali i toksična za ćeliju iz razloga što Cas9 seče i delove DNK koji nisu ,,meta”.
Svakako, ima veliki potencijal za korišćenje, pre svega za ispravljenje naslednih defekata kao i za tretiranje i sprečavanje širenja različitih bolesti.
Ilustrovan prikaz delovanja CRISPR Cas9
Međutim, naučnici sa Wyss Instituta za Biološko Inženjerstvo sa Univerziteta Harvard, su stvorili novi ,,alat” za promenu sekvence DNK koja bi, po njihovim procenama, mogla da bude rival CRISPR tehnologiji u skorijoj budućnosti.
,,RLR” – Retronska Biblioteka Rekombinacija
Retroni predstavljaju komplekse DNK, RNK i proteina koji se ponašaju kao odbrambeni mehaizam protiv bakterija.
Za razliku od enzima Cas9 koji seče stranu, odnosno infektivnu RNK na male, nefunkcionalne delove, retroni imaju mogućnost da ubiju ćeliju koja je inficirana kako bi se sprečilo širenje zaraze.
U eksperimentima, kada je potrebno promeniti sekvencu DNK korišćenjem metode CRISPR, on će omogućiti sečenje oba lanca DNK i na taj način napraviti mesto za ubacivanje željene sekvence na mesto gde je došlo do prekida – proces rekombinovanja. U slučaju retrona, oni poseduju kod za kopiranje većeg broja jednolančane DNK koja može služiti kao održiv donor za vršenje procesa rekombinovanja.
Ilustrovano delovanje RLR
Naučnik koji je vodio ovo istraživanje, Maks Šubert, nije želeo da menja pojedinačne ćelije već, kako bi zakomplikovao ovaj ekspriment, želeo je da izvrši multikompleksnu promenu gena izvodeći ogroman broj eksperimenata odjednom.
Ono za šta bi se moglo reći da je najvažnija inovacija koju je ovaj naučnik sa svojim timom ostvario, jeste stvaranje takozvane retronske biblioteke.
Prikaz funkcionisanja retronske biblioteke
Još jedna važna karakteristika retrona je što njihove sekvence mogu da posluže kao način na koji se mogu raspoznati sekvence pojedinačnih bakterija (jer se one naravno koriste kao model organizmi za eksperiment) u ,,moru” bakterija, koje su primile retronsku sekvencu. Na ovaj način se olakšava pregled dobijenih mutanata.
Ono što je ovaj tim istraživača prvo uradio, jeste da su testirali mogućnost RLR da otkrije poznate mutacije u bakterijama. Rezultate koje su dobili bili su vrlo zadovoljavajući.
Pored toga, utvrdili su da je RLR toliko osetljiv i precizan da može da izmeri male razlike u otporu vrlo sličnih mutacija.
Ova otkrića su vrlo značajna, jer je sam proces pregleda mutacija dosta ubrzan.
Nakon toga, izveli su još jedan eksperiment na bakteriji E. coli zahvaljujući kome su mogli da zaključe da je sama jednostavnost ovog procesa u odnosu na CRISPR, omogućila da obogate biblioteku mutacija u odnosu na onu koja se koristi prilikom upotrebe CRISPR metode koja je dosta složenija. Naime, pri primeni CRISPR metode, moraju se sintetisati i vodeća sekvenca i donorska sekvenca što značajno usporava i otežava eksperimente.
Još jedna stvar koja razlikuje ove dve metode jeste to što se uspešnost ugradnje željene sekvence u genom bakterije povećava kako se replikuju (prilikome sintetisanja molekula DNK), što nije slučaj sa CRISPR metodom gde važi da će ili uspeti iz prvog pokušaja ili neće uspeti uopšte.
Zaključak
RLR se može koristiti zajedno sa CRISPR, kako bi se poboljšalo delovanje ove metode u mnogim sistemima u kojima je CRISPR toksičan.
Naravno, naučnici imaju još dosta posla oko poboljšanja stope uređivanja.
Jednostavna priroda RLR-a, mogla bi da omogući proučavanje međusobne interakcije višestrukih mutacija,a samim tim i mnoga rešenja za predviđanje mutacija i otklanjanje u slučaju štetnih mutacija.
Izvori:
- https://www.pnas.org/content/118/18/e2018181118 https://www.livescience.com/58790-crispr-explained.html
- https://www.nsmedicaldevices.com/news/harvard-wyss-scientist-on-creating-a-new-gene-editing-technique-that-could-rival-crispr-in-the-future/
- https://wyss.harvard.edu/news/move-over-crispr-the-retrons-are-coming/
- https://www.engadget.com/harvard-gene-editing-tool-rlr-214700187.html
