Programmable gene editing: Ang paghahanap para sa high-precision gene editing

• May-akda:
• pangalan Author

  Quantumrun Foresight
• Disyembre 19, 2022

Buod ng pananaw

Ang pag-edit ng gene ay humantong sa mga kapana-panabik na pagtuklas sa mga genetic na therapy, tulad ng potensyal na "pag-aayos" ng mga cancerous at mutated na mga cell. Gayunpaman, ang mga siyentipiko ay nag-e-explore ng mas mahuhusay na paraan upang ma-target ang mga cell nang mas tumpak sa pamamagitan ng natural na nagaganap na mga proseso sa pag-edit ng genetic. Ang pangmatagalang implikasyon ng programmable gene editing ay maaaring kabilangan ng mas mataas na genetic research funding at mas magagandang tool para sa personalized na gamot.

Programmable gene editing context

Ang pag-edit ng genome ay isang mahusay na pamamaraan na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na gumawa ng mga naka-target na pagbabago sa genetic code ng isang organismo. Ang pamamaraang ito ay maaaring makamit sa maraming iba't ibang paraan, kabilang ang pagpapakilala ng mga DNA break o mutations sa pamamagitan ng paggamit ng engineered sequence-specific nucleases (SSNs).

Sa pamamagitan ng pag-uudyok ng mga double-stranded break (DSB) sa loob ng isang genome, maaaring gamitin ng mga siyentipiko ang mga naka-program na SSN upang i-target ang mga partikular na site. Ang mga DSB na ito ay kinukumpuni ng mga mekanismo ng cellular DNA, tulad ng non-homologous end joining (NHEJ) at homology-directed repair (HDR). Bagama't ang NHEJ ay karaniwang nagreresulta sa mga hindi tumpak na pagpapasok o pagtanggal na maaaring makagambala sa paggana ng gene, ang HDR ay maaaring magpakilala ng mga tumpak na pagbabago at potensyal na itama ang genetic mutations.

Ang tool sa pag-edit ng gene ng CRISPR ay ang pinakamalawak na ginagamit sa larangang ito, na kinasasangkutan ng isang gabay (gRNA) at ang Cas9 enzyme upang "maputol" ang mga problemang hibla. Mayroong ilang potensyal na benepisyo sa paggamit ng diskarteng ito, kabilang ang paggamot sa mga sakit tulad ng cancer at HIV (human immunodeficiency virus) at pagbuo ng mga bagong therapy para sa iba pang mga karamdaman. Gayunpaman, ang mga panganib ay nauugnay din, tulad ng posibilidad na ang mga partikular na pag-edit ay maaaring magpasok ng mga mapaminsalang mutasyon sa DNA ng isang organismo. 

Noong 2021, mayroon nang 30 web-based na software platform na idinisenyo para mag-program ng gRNA, ayon sa isang pag-aaral na inilathala sa Trends in Plant Science journal. Ang mga programang ito ay may iba't ibang antas ng pagiging kumplikado, na may ilang nagbibigay-daan sa mga siyentipiko na mag-upload ng malawak na hanay ng mga pagkakasunud-sunod. Bukod pa rito, maaaring matukoy ng ilang tool ang mga di-target na mutasyon.

Nakakagambalang epekto

Noong 2021, natuklasan ng mga siyentipiko sa Massachusetts Institute of Technology (MIT) at Harvard University ang isang bagong klase ng mga programmable DNA-modifying system na tinatawag na OMEGAs (Obligate Mobile Element Guided Activity) na hindi gumagamit ng teknolohiyang CRISPR. Ang mga sistemang ito ay maaaring natural na mag-shuffle ng maliliit na piraso ng DNA sa buong bacterial genome. Ang pagtuklas na ito ay nagbubukas ng isang natatanging bahagi ng biology na maaaring magpataas ng teknolohiya sa pag-edit ng genome mula sa isang kalkuladong panganib patungo sa isang mas predictable na proseso.

Maliit ang mga enzyme na ito, na ginagawang mas madaling maihatid ang mga ito sa mga cell kaysa sa mas malalaking enzyme, at mabilis silang maiangkop para sa iba't ibang gamit. Halimbawa, ang CRISPR enzymes ay gumagamit ng gRNA upang i-target at sirain ang mga viral invader. Gayunpaman, sa pamamagitan ng artipisyal na pagbuo ng kanilang mga pagkakasunud-sunod ng gRNA, maaari na ngayong idirekta ng mga biologist ang gabay ng enzyme ng Cas9 sa anumang nais na target. Ang kadalian ng pag-program ng mga enzyme na ito ay ginagawa silang isang makapangyarihang tool para sa pagbabago ng DNA at nagmumungkahi na maaaring gamitin ng mga mananaliksik ang mga ito sa pagbuo ng mga therapies sa pag-edit ng gene. 

Ang isa pang promising na direksyon ng pananaliksik sa programmable gene editing ay ang twin prime editing, isang tool na nakabatay sa CRISPR na binuo ng mga siyentipiko ng Harvard noong 2022. Ang bagong pamamaraan ay nagpapahintulot sa malalaking gene-sized na mga tipak ng DNA na manipulahin sa mga selula ng tao nang hindi pinuputol ang DNA double helix. Ang paggawa ng mas malalaking pag-edit kaysa sa dati nang posible ay maaaring makapagbigay-daan sa mga siyentipiko na pag-aralan at gamutin ang mga genetic na sakit na nagreresulta mula sa pagkawala ng function ng gene o kumplikadong structural mutations, tulad ng hemophilia o Hunter syndrome.

Mga implikasyon ng programmable gene editing

Maaaring kabilang sa mas malawak na implikasyon ng programmable gene editing ang: 

• Tumaas na pagpopondo sa pananaliksik sa pag-edit ng genetic na naglalayong pag-iba-ibahin ang mga diskarteng ginamit upang tumuklas ng mas tumpak at mas ligtas na mga paraan ng pangangalaga.
• Ang pagsulong ng personalized na gamot sa pamamagitan ng mga naka-target na genetic at mga therapy sa sakit.
• Ang mga biotech na kumpanya ay bumubuo ng mas mahusay na software para sa genetic editing automation at precision.
• Pinapataas ng ilang pamahalaan ang kanilang pagpopondo at pagsasaliksik sa genetic editing sa pamamagitan ng pagpapatupad ng iba't ibang pilot test sa mga therapy sa kanser.
• Mas mahabang pag-asa sa buhay para sa mga taong ipinanganak na may genetic mutations.
• Ang mga bagong genetic na tool ay muling ginagamit upang matugunan ang mga nakakapinsalang sakit at mutasyon sa mga hayop at species ng halaman.

Mga katanungang dapat isaalang-alang

• Sa palagay mo, paano pa maaaring baguhin ng programmable genetic editing ang pangangalagang pangkalusugan?
• Ano ang magagawa ng mga pamahalaan upang matiyak na ang mga terapiyang ito ay magagamit ng lahat?