CRISPR-diagnostik: Dykning in i cellbaserad diagnostik

• Författare:
• författarnamn

  Quantumrun Framsyn
• Oktober 17, 2022

Insiktssammanfattning

CRISPR är en genredigeringsteknik som gör det möjligt för forskare att modifiera eller "klippa" gener. CRISPR möjliggör en ny nivå av precisionsgenmanipulation när den används med Cas9-proteinet. Forskare undersöker hur man kan använda denna tekniks mångsidighet och potential för att utveckla mer exakta diagnostikverktyg.

CRISPR diagnostikkontext

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) är en metod som gör det möjligt för forskare att redigera gener i organismer, såsom bakterier, djur och människor. Tekniken fungerar genom att ta bort delar av DNA och ersätta dem med nya, förbättrade sekvenser. Denna metod syftar till att korrigera muterade gener eller ärftliga sjukdomar. CRISPR kan potentiellt bota många DNA-baserade sjukdomar som blodsjukdomar och cancer.

I ett experiment 2017 utfört av Temple University och University of Pittsburgh, eliminerade forskare framgångsrikt HIV (humant immunbristvirus) i levande möss. Det kommer dock att behövas ytterligare forskning på primater innan forskare kan testa någon liknande terapi på människor. Trots de många fördelarna med CRISPR, är vissa forskare försiktiga med att vissa företag kommer att använda verktyget för att redigera reproduktiva celler, vilket resulterar i designerbarn.

Bortsett från genterapi visar CRISPR mycket lovande inom diagnostik. Nukleinsyrabaserade biomarkörer är viktiga för diagnostik eftersom de kan amplifieras från minimala mängder DNA eller RNA, vilket gör dem mycket specifika för att upptäcka sjukdomar. Som ett resultat är denna typ av diagnostik guldstandarden för många typer av sjukdomar, särskilt de som orsakas av infektioner. Som observerats under covid-19-pandemin är snabba och exakta nukleinsyrabaserade tester avgörande för effektiv viruskontroll och hantering. Att upptäcka nukleinsyrabiomarkörer är också avgörande för jordbruk och livsmedelssäkerhet, samt miljöövervakning och identifiering av biologiska krigföringsmedel. 

Störande inverkan

År 2021 skapade forskare vid University of California San Diego ett snabbt diagnostiskt verktyg för att identifiera SARS-CoV-2, coronaviruset som orsakar COVID-19, med hjälp av molekylär genetik, kemi och hälsovetenskap. Det nya verktyget SENSR (sensitive enzymatic nucleic acid sequence reporter) använder CRISPR för att upptäcka patogener genom att identifiera genetiska sekvenser i deras DNA eller RNA. Medan Cas9-enzymet har varit det primära proteinet som använts i CRISPR-genteknikstudier, har andra enzymer som Cas12a och Cas13a alltmer använts för att skapa exakta medicinska tester.

SENSR är det första diagnostiska verktyget för COVID-19 som använder enzymet Cas13d (även känt som CasRx). Verktygets testresultat kan genereras på mindre än en timme. Forskare tror att genom att utforska andra enzymer kommer CRISPR att kunna öppna nya möjligheter för genetikbaserad diagnostik.

Forskare och läkare kan också använda CRISPR för att diagnostisera icke-infektionssjukdomar. Till exempel användes CRISPR-baserad avkänning av mRNA för att detektera akut cellulär njurtransplantatavstötning. Denna metod går ut på att leta efter mRNA-närvaro i ett urinprov från någon som just hade genomgått en njurtransplantation.

Forskare fann att den CRISPR-baserade sensorn hade 93 procent känslighet och 76 procent specificitet. Verktyget har även använts för att diagnostisera bröstcancer och hjärntumörer. Dessutom kan CRISPR exakt identifiera genetiska sjukdomar, såsom mutationer och muskeldystrofi, genom singelnukleotidspecificitet.

Implikationer av CRISPR-diagnostik

Vidare implikationer av CRISPR-diagnostik kan inkludera: 

• Snabb diagnostik för infektionssjukdomar – en applikation som kan vara avgörande för att förhindra spridningen av framtida pandemier och epidemier.
• Mer exakt diagnos av sällsynta genetiska störningar, vilket kan främja personlig medicin.
• Artificiell intelligens (AI)-system som används för att utöka CRISPR-baserad analys, vilket kan resultera i snabbare testresultat.
• Tidigare diagnos av cancer, genetiska mutationer och transplantationsmisslyckanden.
• Mer forskningssamarbete mellan bioteknikföretag, läkemedelsföretag och universitet för att upptäcka andra potentiella enzymer som kan främja CRISPR-baserad diagnos.
• Ökad tillgänglighet till billiga genetiska tester för konsumenter, potentiellt demokratisering av personlig sjukvård och tidig upptäckt av ärftliga tillstånd.
• Förbättrade regelverk av regeringar för genredigeringsteknik, som säkerställer etisk användning samtidigt som det främjar vetenskapliga framsteg.
• Förskjutning i läkemedelsindustrins fokus mot riktade genterapier, vilket leder till effektivare behandlingar med färre biverkningar.

Frågor att överväga

• Vilka är de andra potentiella fördelarna med att kunna upptäcka genetiska sjukdomar tidigt?
• Hur kan regeringar använda CRISPR i sina covid-19-hanteringsstrategier?