Penyuntingan gen boleh atur cara: Pencarian untuk penyuntingan gen berketepatan tinggi

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• Disember 19, 2022

Ringkasan cerapan

Penyuntingan gen telah membawa kepada penemuan menarik dalam terapi genetik, seperti berpotensi "memperbaiki" sel kanser dan bermutasi. Walau bagaimanapun, saintis sedang meneroka cara yang lebih baik untuk menyasarkan sel dengan lebih tepat melalui proses penyuntingan genetik yang berlaku secara semula jadi. Implikasi jangka panjang penyuntingan gen boleh atur cara boleh termasuk peningkatan pembiayaan penyelidikan genetik dan alat yang lebih baik untuk perubatan yang diperibadikan.

Konteks penyuntingan gen boleh atur cara

Penyuntingan genom ialah teknik berkuasa yang membolehkan saintis membuat perubahan yang disasarkan kepada kod genetik organisma. Kaedah ini boleh dicapai dalam beberapa cara yang berbeza, termasuk pengenalan pemecahan DNA atau mutasi melalui penggunaan nuklease khusus jujukan kejuruteraan (SSN).

Dengan mendorong rehat bertali dua (DSB) dalam genom, saintis boleh menggunakan SSN yang diprogramkan untuk menyasarkan tapak tertentu. DSB ini kemudiannya dibaiki oleh mekanisme DNA selular, seperti sambungan hujung bukan homolog (NHEJ) dan pembaikan terarah homologi (HDR). Walaupun NHEJ biasanya menghasilkan sisipan atau pemadaman yang tidak tepat yang boleh mengganggu fungsi gen, HDR boleh memperkenalkan perubahan yang tepat dan berpotensi membetulkan mutasi genetik.

Alat penyuntingan gen CRISPR adalah yang paling banyak digunakan dalam bidang ini, melibatkan panduan (gRNA) dan enzim Cas9 untuk "memotong" helai bermasalah. Terdapat beberapa manfaat yang berpotensi untuk menggunakan teknik ini, termasuk merawat penyakit seperti kanser dan HIV (virus kekurangan imun manusia) dan membangunkan terapi baharu untuk gangguan lain. Walau bagaimanapun, risiko juga dikaitkan, seperti kemungkinan suntingan tertentu boleh memperkenalkan mutasi berbahaya ke dalam DNA organisma. 

Pada 2021, sudah ada 30 platform perisian berasaskan web yang direka untuk memprogram gRNA, menurut kajian yang diterbitkan dalam jurnal Trends in Plant Science. Program ini mempunyai tahap kerumitan yang berbeza-beza, dengan sesetengah saintis membolehkan saintis memuat naik pelbagai jujukan. Selain itu, sesetengah alat boleh menentukan mutasi luar sasaran.

Kesan yang mengganggu

Pada tahun 2021, saintis di Institut Teknologi Massachusetts (MIT) dan Universiti Harvard menemui kelas baharu sistem pengubahsuaian DNA boleh atur cara yang dipanggil OMEGA (Aktiviti Berpandu Elemen Mudah Alih Wajib) yang tidak menggunakan teknologi CRISPR. Sistem ini secara semula jadi boleh mengocok bit kecil DNA di seluruh genom bakteria. Penemuan ini membuka bidang biologi unik yang boleh meningkatkan teknologi penyuntingan genom daripada risiko yang dikira kepada proses yang lebih boleh diramal.

Enzim ini adalah kecil, menjadikannya lebih mudah dihantar ke sel berbanding enzim yang lebih besar, dan ia boleh disesuaikan dengan pantas untuk kegunaan yang berbeza. Contohnya, enzim CRISPR menggunakan gRNA untuk menyasarkan dan memusnahkan penceroboh virus. Walau bagaimanapun, dengan menjana urutan gRNA mereka secara buatan, ahli biologi kini boleh mengarahkan panduan enzim Cas9 ke mana-mana sasaran yang dikehendaki. Kemudahan enzim ini boleh diprogramkan menjadikannya alat yang berkuasa untuk mengubah suai DNA dan mencadangkan bahawa penyelidik boleh menggunakannya dalam membangunkan terapi penyuntingan gen. 

Satu lagi hala tuju penyelidikan yang menjanjikan dalam penyuntingan gen boleh atur cara ialah penyuntingan perdana berkembar, alat berasaskan CRISPR yang dibangunkan oleh saintis Harvard pada tahun 2022. Teknik baharu ini membolehkan ketulan DNA bersaiz gen besar dimanipulasi dalam sel manusia tanpa memotong heliks berganda DNA. Membuat suntingan yang lebih besar daripada yang mungkin sebelum ini boleh membolehkan saintis mengkaji dan merawat penyakit genetik akibat kehilangan fungsi gen atau mutasi struktur yang kompleks, seperti hemofilia atau sindrom Hunter.

Implikasi penyuntingan gen boleh atur cara

Implikasi yang lebih luas daripada penyuntingan gen boleh atur cara mungkin termasuk: 

• Peningkatan pembiayaan dalam penyelidikan penyuntingan genetik yang bertujuan untuk mempelbagaikan teknik yang digunakan untuk menemui kaedah penjagaan yang lebih tepat dan selamat.
• Kemajuan perubatan peribadi melalui terapi genetik dan penyakit yang disasarkan.
• Firma bioteknologi membangunkan perisian yang lebih baik untuk automasi dan ketepatan penyuntingan genetik.
• Sesetengah kerajaan meningkatkan pembiayaan dan penyelidikan mereka dalam penyuntingan genetik dengan melaksanakan pelbagai ujian perintis dalam terapi kanser.
• Jangka hayat yang lebih panjang untuk orang yang dilahirkan dengan mutasi genetik.
• Alat genetik baru digunakan semula untuk menangani penyakit berbahaya dan mutasi pada haiwan dan spesies tumbuhan.

Soalan yang perlu dipertimbangkan

• Bagaimana lagi pada pendapat anda penyuntingan genetik boleh atur cara boleh merevolusikan penjagaan kesihatan?
• Apakah yang boleh kerajaan lakukan untuk memastikan terapi ini boleh diakses oleh semua orang?