Програмчлагдсан ген засварлах: Өндөр нарийвчлалтай ген засварлах эрэл хайгуул

• Зохиогчийн тухай:
• Зохиогчийн нэр

  Quantumrun Foresight
• Арванхоёрдугаар сар 19, 2022

Үзэл баримтлалын хураангуй

Генийн засвар нь хорт хавдар болон мутацид орсон эсийг "засах" боломжтой генетикийн эмчилгээний гайхалтай нээлтүүдэд хүргэсэн. Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд байгалийн гаралтай генетикийн засварлах процессоор дамжуулан эсийг илүү нарийвчлалтай чиглүүлэх илүү сайн арга замыг судалж байна. Програмчлагдах генийн засварын урт хугацааны үр дагавар нь генетикийн судалгааны санхүүжилтийг нэмэгдүүлэх, хувь хүнд тохирсон анагаах ухааны илүү сайн хэрэгслийг багтааж болно.

Програмчлагдсан ген засварлах контекст

Геномыг засварлах нь эрдэмтэд организмын генетикийн кодонд чиглэсэн өөрчлөлт хийх боломжийг олгодог хүчирхэг техник юм. Энэ аргыг хэд хэдэн аргаар хийж болно, үүнд инженерчлэгдсэн дараалалд хамаарах нуклеаза (SSN) ашиглан ДНХ-ийн эвдрэл эсвэл мутацийг нэвтрүүлэх.

Эрдэмтэд геномын дотор давхар хэлхээтэй завсарлага (DSB) үүсгэснээр тодорхой сайтуудыг чиглүүлэхийн тулд програмчлагдсан SSN-ийг ашиглаж болно. Дараа нь эдгээр DSB-уудыг гомолог бус төгсгөлийн нэгдэл (NHEJ) болон гомологийн чиглэлтэй засвар (HDR) гэх мэт эсийн ДНХ-ийн механизмаар засдаг. NHEJ нь ихэвчлэн генийн үйл ажиллагааг тасалдуулж болох тодорхой бус оруулга эсвэл устгалд хүргэдэг бол HDR нь нарийн өөрчлөлтийг оруулж, генетикийн мутацийг засах боломжтой.

CRISPR генийг засварлах хэрэгсэл нь энэ салбарт хамгийн өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хөтөч (gRNA) болон Cas9 ферментийг хамарсан асуудалтай хэлхээг "таслах" юм. Энэ аргыг хэрэглэх нь хорт хавдар, ХДХВ (хүний ​​дархлал хомсдолын вирус) зэрэг өвчнийг эмчлэх, бусад эмгэгийн шинэ эмчилгээг боловсруулах зэрэг хэд хэдэн боломжит ашиг тустай. Гэсэн хэдий ч тодорхой өөрчлөлтүүд нь организмын ДНХ-д хортой мутаци оруулах зэрэг эрсдэлтэй холбоотой байдаг. 

Trends in Plant Science сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаагаар 2021 онд gRNA-г програмчлах зориулалттай вэб дээр суурилсан 30 программ хангамжийн платформ аль хэдийн бий болсон байна. Эдгээр хөтөлбөрүүд нь янз бүрийн түвшний нарийн төвөгтэй байдаг бөгөөд зарим нь эрдэмтэд өргөн хүрээний дарааллыг байршуулах боломжийг олгодог. Нэмж дурдахад зарим хэрэгсэл нь зорилтот бус мутацийг тодорхойлох боломжтой.

Сөрөг нөлөө

2021 онд Массачусетсийн Технологийн Институт (MIT) болон Харвардын их сургуулийн эрдэмтэд CRISPR технологийг ашигладаггүй OMEGAs (Obligate Mobile Element Guided Activity) нэртэй програмчлагдах боломжтой ДНХ-ийг өөрчлөх системийг шинээр нээжээ. Эдгээр системүүд нь ДНХ-ийн жижиг хэсгүүдийг нянгийн геномоор байгалийн жамаар хольж болно. Энэхүү нээлт нь геном засварлах технологийг тооцоолсон эрсдэлээс урьдчилан таамаглах боломжтой процесс болгон дээшлүүлж чадах биологийн өвөрмөц салбарыг нээж өгч байна.

Эдгээр ферментүүд нь жижиг хэмжээтэй тул илүү том ферментээс эсэд хүргэхэд хялбар байдаг бөгөөд тэдгээрийг янз бүрийн хэрэглээнд хурдан дасан зохицож чаддаг. Жишээлбэл, CRISPR ферментүүд вирусын халдагчдыг онилж устгахын тулд gRNA-г ашигладаг. Гэсэн хэдий ч биологичид өөрсдийн гРНХ-ийн дарааллыг зохиомлоор үүсгэснээр Cas9 ферментийн удирдамжийг хүссэн зорилгодоо чиглүүлэх боломжтой болсон. Эдгээр ферментүүдийг хялбархан програмчлах нь тэднийг ДНХ-ийг өөрчлөх хүчирхэг хэрэгсэл болгож, судлаачид генийн засварлах эмчилгээг боловсруулахад ашиглаж болохыг харуулж байна. 

Програмчлагдах ген засварлах судалгааны өөр нэг ирээдүйтэй чиглэл бол Харвардын эрдэмтдийн 2022 онд боловсруулсан CRISPR-д суурилсан хэрэгсэл болох twin prime editing юм. Шинэ техник нь ДНХ-ийн давхар мушгиа огтлохгүйгээр хүний ​​эсэд генийн хэмжээтэй том хэсгүүдийг удирдах боломжийг олгодог. Өмнөх боломжтой байснаас илүү том засвар хийх нь генийн үйл ажиллагаа алдагдсан эсвэл гемофили, Хантерын хам шинж зэрэг цогц бүтцийн мутациас үүдэлтэй удамшлын өвчнийг судлах, эмчлэх боломжийг эрдэмтэд олгоно.

Програмчлагдах генийн засварын үр дагавар

Програмчлагдсан генийн засварын өргөн хүрээний үр дагавар нь дараахь зүйлийг агуулж болно. 

• Илүү үнэн зөв, аюулгүй арчилгааны аргуудыг олж илрүүлэхэд ашигладаг техникийг төрөлжүүлэх зорилготой генетикийн засварын судалгааны санхүүжилтийг нэмэгдүүлсэн.
• Зорилтот генетик болон өвчний эмчилгээгээр дамжуулан хувь хүнд тохирсон анагаах ухааны дэвшил.
• Биотехнологийн фирмүүд генетикийн засварын автоматжуулалт, нарийвчлалд зориулсан илүү сайн програм хангамж боловсруулж байна.
• Зарим засгийн газрууд хорт хавдрын эмчилгээнд төрөл бүрийн туршилтын туршилтуудыг хэрэгжүүлэх замаар генетикийн засварын чиглэлээр санхүүжилт, судалгаагаа нэмэгдүүлж байна.
• Генийн мутацитай төрсөн хүмүүсийн дундаж наслалт уртасдаг.
• Амьтан, ургамлын төрөл зүйлийн хортой өвчин, мутацийг арилгахад чиглэсэн шинэ генетикийн хэрэгслүүд.

Анхаарах асуултууд

• Програмчлагдах генетикийн засвар нь эрүүл мэндийн салбарт өөр яаж хувьсал хийж чадна гэж та бодож байна вэ?
• Эдгээр эмчилгээг хүн бүрт хүртээмжтэй байлгахын тулд засгийн газрууд юу хийж чадах вэ?