Diagnostika CRISPR: Potop v celično diagnostiko

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• Oktober 17, 2022

Povzetek vpogleda

CRISPR je tehnologija za urejanje genov, ki znanstvenikom omogoča spreminjanje ali "rezanje" genov. CRISPR omogoča novo raven natančne manipulacije genov, če se uporablja z beljakovino Cas9. Raziskovalci raziskujejo, kako uporabiti vsestranskost in potencial te tehnologije za razvoj natančnejših diagnostičnih orodij.

Kontekst diagnostike CRISPR

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) je metoda, ki znanstvenikom omogoča urejanje genov v organizmih, kot so bakterije, živali in ljudje. Tehnologija deluje tako, da odstrani dele DNK in jih nadomesti z novimi, izboljšanimi zaporedji. Ta metoda je namenjena odpravljanju mutiranih genov ali dednih motenj. CRISPR lahko potencialno pozdravi številne bolezni, ki temeljijo na DNK, kot so krvne bolezni in rak.

V poskusu leta 2017, ki sta ga izvedli Univerzi Temple in Univerzi v Pittsburghu, so raziskovalci uspešno odstranili HIV (virus humane imunske pomanjkljivosti) pri živih miših. Vendar pa bodo potrebne nadaljnje raziskave na primatih, preden bodo lahko raziskovalci preizkusili katero koli podobno terapijo na ljudeh. Kljub številnim prednostim CRISPR so nekateri znanstveniki previdni, da bodo nekatera podjetja uporabljala orodje za urejanje reproduktivnih celic, kar bo povzročilo oblikovane dojenčke.

Poleg genske terapije CRISPR precej obeta v diagnostiki. Biomarkerji na osnovi nukleinske kisline so bistveni za diagnostiko, saj jih je mogoče pomnožiti iz minimalnih količin DNA ali RNA, zaradi česar so zelo specifični za odkrivanje bolezni. Posledično je tovrstna diagnostika zlati standard za številne vrste bolezni, zlasti tiste, ki jih povzročajo okužbe. Kot je bilo ugotovljeno med pandemijo COVID-19, je hitro in natančno testiranje na osnovi nukleinske kisline bistveno za učinkovit nadzor in obvladovanje virusa. Odkrivanje biomarkerjev nukleinske kisline je ključnega pomena tudi za kmetijstvo in prehransko varnost, pa tudi za spremljanje okolja in prepoznavanje bioloških bojnih agentov. 

Moteč vpliv

Leta 2021 so raziskovalci na kalifornijski univerzi San Diego ustvarili hitro diagnostično orodje za prepoznavanje SARS-CoV-2, koronavirusa, ki povzroča COVID-19, z uporabo molekularne genetike, kemije in zdravstvenih znanosti. Novo orodje SENSR (sensitive enzymatic nucleic acid sequence reporter) uporablja CRISPR za odkrivanje patogenov z identifikacijo genetskih zaporedij v njihovi DNK ali RNK. Medtem ko je bil encim Cas9 primarna beljakovina, uporabljena v študijah genskega inženiringa CRISPR, so se drugi encimi, kot sta Cas12a in Cas13a, čedalje pogosteje uporabljali za ustvarjanje natančnega medicinskega testiranja.

SENSR je prvo diagnostično orodje za COVID-19, ki uporablja encim Cas13d (znan tudi kot CasRx). Rezultate preizkusa orodja je mogoče ustvariti v manj kot eni uri. Raziskovalci verjamejo, da bo z raziskovanjem drugih encimov CRISPR lahko odprl nove priložnosti za genetsko temelječo diagnostiko.

Znanstveniki in zdravniki lahko CRISPR uporabljajo tudi za diagnosticiranje nenalezljivih bolezni. Na primer, zaznavanje mRNA na podlagi CRISPR je bilo uporabljeno za odkrivanje akutne celične zavrnitve ledvičnega presadka. Ta metoda vključuje iskanje prisotnosti mRNA v vzorcu urina osebe, ki je pravkar imela presajeno ledvico.

Raziskovalci so ugotovili, da ima senzor, ki temelji na CRISPR, 93-odstotno občutljivost in 76-odstotno specifičnost. Orodje je bilo uporabljeno tudi za diagnosticiranje raka dojke in možganskih tumorjev. Poleg tega lahko CRISPR natančno prepozna genetske bolezni, kot so mutacije in mišična distrofija, s specifičnostjo enega nukleotida.

Posledice diagnostike CRISPR

Širše posledice diagnostike CRISPR lahko vključujejo: 

• Hitra diagnostika nalezljivih bolezni – aplikacija, ki je lahko ključnega pomena pri preprečevanju širjenja prihodnjih pandemij in epidemij.
• Natančnejša diagnoza redkih genetskih motenj, ki lahko napreduje v prilagojeni medicini.
• Sistemi umetne inteligence (AI), ki se uporabljajo za izboljšanje analize, ki temelji na CRISPR, kar lahko povzroči hitrejše rezultate testov.
• Zgodnje odkrivanje raka, genetskih mutacij in neuspešnih presaditev.
• Več skupnih raziskav med biotehnološkimi, farmacevtskimi podjetji in univerzami za odkrivanje drugih potencialnih encimov, ki lahko pospešijo diagnozo na podlagi CRISPR.
• Večja dostopnost do poceni genetskega testiranja za potrošnike, potencialno demokratizacija personaliziranega zdravstvenega varstva in zgodnje odkrivanje dednih bolezni.
• Izboljšani regulativni okviri s strani vlad za tehnologije za urejanje genov, ki zagotavljajo etično uporabo in hkrati spodbujajo znanstveni napredek.
• Premik osredotočenosti farmacevtske industrije na ciljne genske terapije, kar vodi k učinkovitejšim zdravljenjem z manj stranskimi učinki.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kakšne so druge možne prednosti zgodnjega odkrivanja genetskih bolezni?
• Kako lahko vlade uporabijo CRISPR v svojih strategijah obvladovanja COVID-19?