Diagnostik CRISPR: Menyelam ke dalam diagnostik berasaskan sel

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• Oktober 17, 2022

Ringkasan cerapan

CRISPR ialah teknologi penyuntingan gen yang membolehkan saintis mengubah suai atau "memotong" gen. CRISPR membolehkan tahap baru manipulasi gen ketepatan apabila digunakan dengan protein Cas9. Penyelidik sedang meneroka cara menggunakan fleksibiliti dan potensi teknologi ini untuk membangunkan alat diagnostik yang lebih tepat.

Konteks diagnostik CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ialah kaedah yang membolehkan saintis mengedit gen dalam organisma, seperti bakteria, haiwan dan manusia. Teknologi ini berfungsi dengan mengeluarkan bahagian DNA dan menggantikannya dengan urutan baharu yang dipertingkatkan. Kaedah ini bertujuan untuk membetulkan gen bermutasi atau gangguan keturunan. CRISPR berpotensi menyembuhkan banyak penyakit berasaskan DNA seperti penyakit darah dan kanser.

Dalam percubaan 2017 yang dijalankan oleh Temple University dan University of Pittsburgh, penyelidik berjaya menghapuskan HIV (virus immunodeficiency manusia) dalam tikus hidup. Walau bagaimanapun, kajian lanjut mengenai primata akan diperlukan sebelum penyelidik boleh menguji sebarang terapi yang serupa pada manusia. Walaupun terdapat banyak manfaat CRISPR, sesetengah saintis berhati-hati bahawa sesetengah perusahaan akan menggunakan alat itu untuk mengedit sel pembiakan, menghasilkan bayi berjenama.

Selain daripada terapi gen, CRISPR menunjukkan janji yang besar dalam diagnostik. Biomarker berasaskan asid nukleik adalah penting untuk diagnostik kerana ia boleh dikuatkan daripada jumlah minimum DNA atau RNA, menjadikannya sangat spesifik untuk mengesan penyakit. Akibatnya, jenis diagnostik ini adalah standard emas untuk pelbagai jenis penyakit, terutamanya yang disebabkan oleh jangkitan. Seperti yang diperhatikan semasa pandemik COVID-19, ujian berasaskan asid nukleik yang cepat dan tepat adalah penting untuk kawalan dan pengurusan virus yang berkesan. Mengesan biomarker asid nukleik juga penting untuk pertanian dan keselamatan makanan, serta pemantauan alam sekitar dan mengenal pasti agen perang biologi. 

Kesan yang mengganggu

Pada 2021, penyelidik di University of California San Diego mencipta alat diagnostik pantas untuk mengenal pasti SARS-CoV-2, coronavirus yang menyebabkan COVID-19, menggunakan genetik molekul, kimia dan sains kesihatan. Alat SENSR (pelapor jujukan asid nukleik enzim sensitif) baharu menggunakan CRISPR untuk mengesan patogen dengan mengenal pasti urutan genetik dalam DNA atau RNA mereka. Walaupun enzim Cas9 telah menjadi protein utama yang digunakan dalam kajian kejuruteraan genetik CRISPR, enzim lain seperti Cas12a dan Cas13a semakin banyak digunakan untuk mencipta ujian perubatan yang tepat.

SENSR ialah alat diagnostik COVID-19 pertama yang menggunakan enzim Cas13d (juga dikenali sebagai CasRx). Keputusan ujian alat boleh dijana dalam masa kurang dari satu jam. Penyelidik percaya bahawa dengan meneroka enzim lain, CRISPR akan dapat membuka peluang baharu untuk diagnostik berasaskan genetik.

Para saintis dan doktor juga boleh menggunakan CRISPR untuk mendiagnosis penyakit tidak berjangkit. Sebagai contoh, penderiaan mRNA berasaskan CRISPR digunakan untuk mengesan penolakan pemindahan buah pinggang selular akut. Kaedah ini melibatkan mencari kehadiran mRNA dalam sampel air kencing daripada seseorang yang baru menjalani pemindahan buah pinggang.

Penyelidik mendapati bahawa sensor berasaskan CRISPR menampilkan 93 peratus kepekaan dan 76 peratus kekhususan. Alat ini juga telah digunakan untuk mendiagnosis kanser payudara dan tumor otak. Di samping itu, CRISPR boleh mengenal pasti penyakit genetik dengan tepat, seperti mutasi dan distrofi otot, melalui kekhususan nukleotida tunggal.

Implikasi diagnostik CRISPR

Implikasi yang lebih luas daripada diagnostik CRISPR mungkin termasuk: 

• Diagnostik pantas untuk penyakit berjangkit—aplikasi yang mungkin penting dalam mencegah penyebaran wabak dan wabak masa hadapan.
• Diagnosis yang lebih tepat bagi gangguan genetik yang jarang berlaku, yang mungkin memajukan perubatan yang diperibadikan.
• Sistem kecerdasan buatan (AI) yang digunakan untuk menambah analisis berasaskan CRISPR, yang mungkin menghasilkan keputusan ujian yang lebih pantas.
• Diagnosis awal kanser, mutasi genetik, dan kegagalan pemindahan.
• Lebih banyak penyelidikan kolaboratif di kalangan bioteknologi, firma farmasi dan universiti untuk menemui enzim berpotensi lain yang boleh memajukan diagnosis berasaskan CRISPR.
• Peningkatan kebolehcapaian kepada ujian genetik kos rendah untuk pengguna, yang berpotensi mendemokrasikan penjagaan kesihatan yang diperibadikan dan pengesanan awal keadaan keturunan.
• Rangka kerja kawal selia yang dipertingkatkan oleh kerajaan untuk teknologi penyuntingan gen, memastikan penggunaan beretika sambil memupuk kemajuan saintifik.
• Anjakan tumpuan industri farmaseutikal ke arah terapi gen yang disasarkan, yang membawa kepada rawatan yang lebih berkesan dengan kesan sampingan yang lebih sedikit.

Soalan yang perlu dipertimbangkan

• Apakah faedah lain yang berpotensi untuk dapat mengesan penyakit genetik lebih awal?
• Bagaimanakah kerajaan boleh menggunakan CRISPR dalam strategi pengurusan COVID-19 mereka?