Trang chủ Công nghệ Protein bắt chước DNA này có thể làm cho việc chỉnh sửa...

Protein bắt chước DNA này có thể làm cho việc chỉnh sửa gen chính xác và an toàn hơn

0
41

Các nhà khoa học đã phát hiện ra một protein tạo ra virus, có thể ngăn chặn công cụ chỉnh sửa gen CRISPR-Cas9 mạnh mẽ từ việc cắt DNA. Protein này cho phép các nhà nghiên cứu kiểm soát được CRISPR tốt hơn để không loại bỏ các đoạn mã di truyền không dự định. Trong tương lai, kỹ thuật này có thể được sử dụng để chỉnh sửa gen một cách chính xác hơn – và an toàn.

Protein này, được gọi là AcrIIA4, chuyển đổi gen bằng cách bắt chước DNA: về cơ bản nó hoạt động như một cái mồi, đánh lừa kéo phân tử của CRISPR khi nghĩ rằng chúng đang cắt DNA thật sự. Các nhà khoa học tại một số viện nghiên cứu – bao gồm nhà tiên phong CRISPR Jennifer Doudna thuộc Đại học California, Berkeley – cho thấy protein này có thể làm giảm những thay đổi gen không mong muốn trong tế bào máu người. Các phát hiện được công bố ngày hôm nay trên tạp chí Science Advances.

VIRUSES CÓ MỘT CƠ CHẾ QUẢN LÝ ANTI-CRISPR

CRISPR-Cas9 được dựa trên một cơ chế phòng vệ vi khuẩn sử dụng để ngăn chặn virus – cắt đứt DNA của virut. Các nhà khoa học đã thiết kế cơ chế tự nhiên xảy ra để sắp xếp lại các mảnh và đoạn mã di truyền, và đã sử dụng nó để tạo ra những con ong cơ bất thường, ví dụ như muỗi không truyền bệnh sốt rét. Gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng virus có các biện pháp chống lại CRISPR riêng của họ: chúng tạo ra các protein có thể tắt các đoạn gen chết người đó. Và bây giờ, các nhà nghiên cứu đang cố gắng sử dụng cuộc chạy đua vũ trang “phân tử” này để kiểm soát tốt hơn hệ thống CRISPR tinh chỉnh của chúng ta.

Mặc dù các công cụ chỉnh sửa gen như CRISPR-Cas9 là rất chính xác, đôi khi chúng có thể cắt các đoạn DNA mà chúng không được lập trình để cắt. Những cắt giảm mục tiêu này có thể nguy hiểm, và các nhà khoa học đã cố gắng tìm cách để ngăn chặn chúng. Dane Hazelbaker, một nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu Broad Institute, không tham gia vào nghiên cứu, nói: “Thật dễ dàng để thực hiện việc cắt giảm với Cas9, nhưng thực sự kiểm soát tính chất của những vết cắt đó là rất quan trọng.

Nghiên cứu hôm nay cho thấy một trong những loại protein chống lại CRISPR này hoạt động như thế nào, và nó ảnh hưởng như thế nào đến một loại công cụ chỉnh sửa gen thường được sử dụng. Các nhà nghiên cứu nhận thấy protein AcrIIA4 bắt chước DNA để nó có thể liên kết với enzyme Cas9, ngăn không cho nó gắn DNA và cắt nó. Các nhà khoa học sau đó chạy một số thí nghiệm về tế bào máu người, để hiểu làm thế nào để sử dụng protein để ngăn ngừa các vết cắt ngoài mục đích không mong muốn. Họ đã bổ sung thêm protein chống lại CRISPR vào tế bào trước khi sử dụng CRISPR-Cas9, nhưng đã biến dao mổ phân tử của CRISPR hoàn toàn ngăn chặn cả việc chỉnh sửa dự định và không mong đợi. Sau đó, họ bổ sung thêm protein chống lại CRISPR và Cas9, và điều này cũng giảm cả những chỉnh sửa mong muốn và không mong muốn. Cuối cùng, các nhà nghiên cứu đã thêm AcrIIA4 vài giờ sau khi bổ sung Cas9; Ngăn ngừa CRISPR cắt DNA tại các vị trí sai, trong khi vẫn cho phép cắt thời gian tại đúng nơi. (Việc chỉnh sửa dự kiến ​​đã giảm chỉ một chút.)

Cách protein AcrIIA4 ảnh hưởng đến Cas9. Minh họa: Shin và cộng sự Khoa học.

Đó có thể là vì CRISPR-Cas9 có khả năng cắt DNA nó được lập trình để nhắm mục tiêu trước khi đi sai và đánh mã các đoạn mã không mong muốn. Hoặc có thể cắt giảm mục tiêu chỉ diễn ra chậm hơn, đồng tác giả nghiên cứu Jacob Corn, phụ tá phụ tá giáo sư hóa sinh, sinh lý học và sinh học cấu trúc tại UC Berkeley cho hay. Ông nói: “Có lập luận thời gian này. Ngô và các đồng nghiệp đã có thể sử dụng thời gian trễ này để làm cho CRISPR chính xác hơn.Image result for DNA-mimicking protein

Nó giống như có một bác sĩ phẫu thuật “của người là kéo-hạnh phúc, và đó sẽ là Cas9,” Hazelbaker nói. Bạn muốn bác sĩ phẫu thuật làm những gì anh ta phải làm – nói, tháo phụ lục – nhưng bạn cũng không muốn anh ấy cũng loại bỏ bất kỳ cơ quan gần đó, như túi mật của bạn. Protein chống CRISPR cơ bản “yank các tay kéo ra khỏi tay của mình trước khi ông có thể cắt bất cứ điều gì khác,” Hazelbaker nói.

“CÓ KHÓ KHĂN CỦA CÂU TRÚC ANTI-CRISPR.”

Kỹ thuật này vô cùng quan trọng để đảm bảo rằng việc chỉnh sửa gen được thực hiện an toàn. Ví dụ, trong trường hợp các bệnh như thiếu máu hồng cầu lưỡi liềm, các nhà khoa học muốn lấy tế bào máu từ bệnh nhân, chỉnh sửa chúng bằng CRISPR, và sau đó tiêm các tế bào vào bệnh nhân. Nhưng bạn muốn chắc chắn rằng CRISPR chỉ cắt đứt các DNA DNA mà nó được cho là sử dụng các protein chống lại CRISPR có thể giúp các nhà khoa học làm được điều đó. Blake Wiedenheft, trợ lý giáo sư thuộc khoa miễn dịch học và các bệnh truyền nhiễm thuộc trường đại học Montana State University, cho biết: “Trong bối cảnh điều trị, sự khoan dung của bạn đối với các mục tiêu ngoài mục tiêu sẽ không thay đổi”, Blake Wiedenheft, người không tham gia nghiên cứu, nói.

Image result for ANTI-CRISPR

Có rất nhiều công việc cần phải làm trước khi AcrIIA4 – hoặc các protein chống CRISPR khác – có thể thực sự được sử dụng để giúp chữa bệnh cho người. “Đây không phải là cái gì bạn có thể đi xuống cửa hàng dược phẩm và nhận được”, Corn nói. Các nhà khoa học cần phải tìm ra nếu protein này là hoàn toàn an toàn, và cho dù nó hoạt động trong các tế bào người khác như tế bào gốc, ví dụ. Nhưng nó cho thấy tiềm ẩn tiềm ẩn trong các hệ thống chống CRISPR tự nhiên do virut tạo ra. Các nhà khoa học cần phân tích chặt chẽ hơn các protein này, để biết liệu họ có thể tìm ra những cách khác để kiểm soát tốt hơn CRISPR. “Có toàn bộ vườn thú của các protein chống lại CRISPR”, Corn cho biết.

Wiedenheft đồng ý, và nói tiềm năng là vô tận. “Đó là điểm nóng của sự đổi mới tồn tại.”

T.A

Nguồn: theverge

0 BÌNH LUẬN

%d bloggers like this: