Ngày cập nhật 10 Tháng Mười Hai 2019
CRISPR-Cas9 là một công cụ mang tính cách mạng và một phần vì tính linh hoạt của CRISPR-Cas9 và hoạt động tốt trong các tế bào con người để thực hiện tất cả các loại thủ thuật di truyền, bao gồm cắt và dán DNA, tạo đột biến xác định và kích hoạt hoặc bất hoạt một gen.
Đại học California, Berkeley và các nhà nghiên cứu hiện đã làm cho CRISPR-Cas9 trở nên linh hoạt hơn bằng cách bật công tắc “bật”, cho phép người dùng tắt trình chỉnh sửa gen Cas9 trong tất cả các tế bào trừ gen mục tiêu được chỉ định. Enzim Cas9 được thiết kế lại – các nhà nghiên cứu gọi là ProCas9 có đầy đủ chức năng ngoại trừ việc chứa một chiều dài protein cần được cắt trước khi enzyme có thể liên kết và cắt DNA. Nếu các nhà khoa học chèn một đoạn protein ngắn có thể cắt chỉ bằng một loại enzyme cụ thể, chẳng hạn như một loại được sử dụng riêng cho tế bào ung thư hoặc virus hoặc vi khuẩn truyền nhiễm, thì enzyme đó sẽ trở thành tác nhân kích hoạt Cas9. ProCas9 về cơ bản “cảm nhận” loại tế bào dựa trên enzyme cắt protein gọi là protease. Nó cũng cung cấp protein Cas9 với các đầu vào có thể lập trình cùng với các đầu ra.
“Có rất nhiều protease điều chỉnh các con đường truyền tín hiệu trong các tế bào, biến các tế bào bình thường thành tế bào ung thư và có liên quan đến nhiễm trùng mầm bệnh”, Savage nói. “Nếu chúng ta có thể cảm nhận được các tín hiệu này, chúng ta có thể chạm vào và phản hồi phù hợp với các con đường quan trọng này.”
Trong nghiên cứu, Savage và các đồng nghiệp đã chứng minh sự kiểm soát protease của Cas9 bằng cách làm cho nó nhạy cảm với cả virut thực vật và người, như Virus West Nile. Trong tương lai, họ tin rằng loại công nghệ này có thể được sử dụng để nhập hệ thống miễn dịch vi khuẩn CRISPR-Cas9 vào thực vật để giúp chúng chống lại các mầm bệnh gây hại. Mục tiêu nghiên cứu ban đầu của Savage là cắt giảm protein Cas9 như “chiếc kéo” cắt DNA để chỉnh sửa gen đến những phần đơn giản nhất của nó, để có được trình chỉnh sửa gen mạnh mẽ nhất có thể. Càng đơn giản, nó càng dễ làm việc và chuyển vào các tế bào. “Chúng tôi biết các protein Cas rất phức tạp và protein Cas có tất cả các loại quy định rất quan trọng hoạt động trong hệ thống miễn dịch của vi khuẩn”. “Mục tiêu lớn trong công việc của chúng tôi là chế ngự chúng để sử dụng ở người và loại bỏ những thứ không cần thiết không liên quan đến chỉnh sửa bộ gen.”
Đặc biệt, Savage muốn thiết kế lại Cas9 để việc gắn các protein khác sẽ dễ dàng hơn. Điều này sẽ cho phép Cas9 mang protein với nhiều chức năng đến đúng vị trí trên DNA. Chúng được gọi là protein tổng hợp, các biến thể hứa hẹn có thể thay đổi biểu hiện gen hoặc trong trường hợp công nghệ được gọi là chỉnh sửa cơ sở, thay đổi một cơ sở hoặc nucleotide trong DNA với độ chính xác. Kỹ thuật mà ông đã sử dụng để tái cấu trúc Cas9, được gọi là hoán vị vòng tròn, chưa bao giờ được thử trên một loại protein phức tạp như Cas9. Hoán vị vòng tròn liên quan đến việc lấy chuỗi axit amin của protein Cas9 và cắt nó, chuyển đổi thứ tự của hai phân đoạn và sau đó cho phép nó gấp lại thành cấu hình 3D mới. Ông đã làm điều này cho tất cả các cách có thể cắt protein thành hai phần.
Savage hiện đang khám phá một số sắp xếp lại Cas9 có thể cung cấp tốt hơn cho protein tổng hợp, đưa chúng đến gần hơn với chuỗi DNA mục tiêu. Trong quá trình sắp xếp lại Cas9, anh thấy rằng cách kết nối lại hai phân đoạn protein đã tạo ra sự khác biệt. “Khi chúng tôi cắt protein và chuyển mảnh cũ đến một vị trí mới trong protein, hệ thống trở nên rất nhạy cảm với cách bạn liên kết hai mảnh lại với nhau”, ông nói. “Chúng tôi nhận ra rằng chúng tôi có thể sử dụng độ nhạy đó để thiết kế protein để có các vị trí nhận biết protease.”
Nguồn: sciencedaily.com
