Monday, August 15, 2022
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नई CRISPR तकनीक फल मक्खियों में कुछ अनपेक्षित उत्परिवर्तन का कारण बनती है

जीन-संपादित की फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप छवि ड्रोसोफिला रंगद्रव्य के मोज़ेक पैटर्न के साथ आँख

एनाबेल गुइचार्ड/कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो

सीRISPR-Cas9 क्रांति ला दी जीव विज्ञान और स्वास्थ्य सेवा। यह एक जीनोम को ठीक से संपादित करने के लिए जीवाणु प्रतिरक्षा रक्षा प्रणाली को हाईजैक कर लेता है। लेकिन तरीका सही नहीं है. यह अवांछित डीएनए अनुक्रम सम्मिलित कर सकता है, खंडों को पूरी तरह से हटा सकता है, और गलती से गैर-लक्षित जीनों को उत्परिवर्तित कर सकता है।

अनुसंधान में प्रकाशित विज्ञान अग्रिम आज (1 जुलाई) रिपोर्ट करता है कि सीआरआईएसपीआर-निकेज नामक एक वैकल्पिक “सॉफ्ट सीआरआईएसपीआर” डीएनए को कुशलतापूर्वक और सुरक्षित रूप से संपादित कर सकता है।

CRISPR-Nickase इस तथ्य का लाभ उठाता है कि मनुष्यों के पास प्रत्येक जीन की दो प्रतियां होती हैं – प्रत्येक माता-पिता से एक। Cas9, आणविक कैंची जो लक्ष्य जीन को एक्साइज करती है, में दो सक्रिय साइटें होती हैं जो प्रत्येक प्रतिलिपि को अलग करती हैं। Nickase Cas9 का एक उत्परिवर्ती है जिसमें एक साइट निष्क्रिय है, इसलिए यह केवल एक को क्लिप करता है।

एकल कटौती तब उपयोगी होती है जब जीन का केवल एक संस्करण दोषपूर्ण होता है, जो कई आनुवंशिक विकारों में एक सामान्य घटना है। CRISPR-Nickase दोषपूर्ण प्रतिलिपि को हटा सकता है, और सेल की अपनी डीएनए मरम्मत मशीनरी उसके स्थान पर सामान्य संस्करण की प्रतिलिपि बना सकती है। यह पारंपरिक CRISPR-Cas9 से अलग है, जहां एक डबल-स्ट्रैंड ब्रेक के नुकसान की मरम्मत के लिए एक प्रयोगात्मक रूप से पेश किए गए डीएनए टेम्पलेट की आवश्यकता होती है – एक प्रक्रिया जो त्रुटि-प्रवण हो सकती है, अध्ययन के सह-लेखक एथन बियर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय में एक विकास जीवविज्ञानी कहते हैं। , सैन डिएगो।

हालाँकि, निक्स की मरम्मत करना कोशिकाओं में आम बात है। हर बार जब एक जीन की प्रतिलिपि बनाई जाती है या व्यक्त किया जाता है, तो कोशिका इसे खोलने के लिए डीएनए निकालती है और इसे फिर से संगठित करने के लिए मरम्मत करती है। “यह दिन में हजारों और हजारों बार होता है,” बीर कहते हैं, जिन्होंने CRISPR जीन संपादन के आधार पर दो कंपनियों की स्थापना की है: Synbal Inc., जो अनुसंधान जानवरों का उत्पादन करती है, और Aggene, जो कीट नियंत्रण अनुप्रयोगों को विकसित करती है।

चूंकि कोशिकाएं स्वाभाविक रूप से निक्स की मरम्मत करती हैं, शोधकर्ताओं ने अनुमान लगाया कि सीआरआईएसपीआर-निकेज जीन की एकल प्रतियों को संपादित करने का एक प्रभावी तरीका हो सकता है। अन्य वैज्ञानिकों द्वारा प्रकाशित शोध में, निकसे ने फल मक्खी में वादा दिखाया है शुक्राणु और अंडे, जिसमें प्रत्येक जीन की केवल एक प्रति होती है। इस अध्ययन से पता चलता है कि यह दैहिक कोशिकाओं में भी काम कर सकता है, जिनमें दो वाहक होते हैं।

किसी को उम्मीद नहीं थी कि यह इतना उल्लेखनीय काम करेगा।

-एथन बियर, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो

टीम ने फल मक्खियों में आंखों के रंग को संशोधित करने के लिए इसका उपयोग करके नई सीआरआईएसपीआर तकनीक का परीक्षण किया। जीन उन्होंने कार्यात्मक होने पर लाल आंखों के लिए कोड को लक्षित किया, लेकिन प्रयोगशाला द्वारा उठाए गए उत्परिवर्ती जिन मक्खियों को उन्होंने इंजीनियर किया था उनमें दो ख़राब थे प्रतियां जो इसके बजाय सफेद आंखों के रंग के लिए कोडित हैं।

वे प्रतियाँ भिन्न थीं जहाँ उत्परिवर्तन हुआ था। माँ की प्रति साइट एक पर कार्यात्मक थी लेकिन साइट दो पर उत्परिवर्तित थी, जबकि पिताजी की प्रति साइट दो पर कार्यात्मक थी और साइट एक पर उत्परिवर्तित थी। शोधकर्ताओं ने उत्परिवर्तित पैतृक में डीएनए निकालने के लिए CRISPR-Nickase तैयार किया साइट 1 और इसे मातृ से उस साइट की कार्यात्मक प्रति के साथ बदलें जीन मरम्मत की गई पैतृक प्रति फिर सामान्य आंखों के रंग को बहाल करते हुए, लाल आंखों के रंगद्रव्य के उत्पादन के लिए कोड करेगी। प्रत्येक आंख लाल और सफेद रंग की मोज़ेक थी, जिसमें लाल रंग सफल जीन संपादन का संकेत देता था।

शोधकर्ताओं ने पारंपरिक CRISPR-Cas9 के खिलाफ संशोधित दृष्टिकोण का परीक्षण किया और पाया कि Nickase ने Cas9 को कई गुना बेहतर प्रदर्शन किया। CRISPR-Cas9-संपादित मक्खियों में, प्रत्येक मक्खी की आंख का औसतन 20-30 प्रतिशत लाल हो गया, लेकिन CRISPR-Nickase की सफलता दर 50-70 प्रतिशत थी।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो में एक सीआरआईएसपीआर शोधकर्ता, अध्ययन सह-लेखक एनाबेल गुइचार्ड का कहना है कि जब उन्होंने पहली बार संपादित मक्खियों की लाल आंखों को भेदते हुए देखा तो वह चकित रह गईं। “वह एक काल्पनिक, जादुई क्षण था,” वह कहती हैं।

“मैं इस पर विश्वास नहीं कर सका जब [Guichard] यह मुझे दिखाया, “बियर कहते हैं। “किसी को भी उम्मीद नहीं थी कि यह इतना उल्लेखनीय काम करेगा।”

कुशल होने के अलावा, CRISPR-Nickase ने CRISPR-Cas9 की तुलना में कम पारस्परिक जोखिम भी उठाया। Cas9 ने 66 प्रतिशत समय संपादन साइट पर अनपेक्षित उत्परिवर्तन का कारण बना। निकसे की उत्परिवर्तन दर सिर्फ 0.7 प्रतिशत थी – सौ गुना कमी।

इसमें गैर-लक्षित जीन में ऑफ-टारगेट म्यूटेशन शामिल नहीं है। Bier के अनुसार, CRISPR-Cas9 अपने लक्ष्य से 1 से 2 प्रतिशत समय चूक जाता है। ये ऑफ-टारगेट म्यूटेशन विशेष रूप से खतरनाक हैं क्योंकि वे गलती से स्वस्थ जीन को तोड़ सकते हैं और कैंसर जैसी बीमारियों का खतरा पैदा कर सकते हैं। निकसे कोई कारण नहीं बनता है।

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“यह उतना ही साफ है जितना आप संभवतः प्राप्त कर सकते हैं,” बियर कहते हैं। “सड़क के नीचे एक आवेदन के लिए जहां आप इसे जीन थेरेपी के लिए उपयोग करना चाहते हैं, ठीक यही आप चाहते हैं। कोई ऑफ-टारगेट और कोई ऑन-टारगेट म्यूटेशन नहीं।”

विशेष रूप से न्यूनतम उत्परिवर्तन दर विवियन विग्लियोटी को उत्साहित करती है, जो येल न्यू हेवन हेल्थ सिस्टम में स्वास्थ्य सेवाओं और सार्वजनिक स्वास्थ्य आवश्यकताओं पर शोध करता है और अध्ययन में शामिल नहीं था। “मुझे लगता है कि यह अद्भुत है,” विग्लियोटी कहते हैं, जिनके पास है प्रकाशित CRISPR के स्वास्थ्य संबंधी अनुप्रयोगों पर। “यही वास्तव में हम क्या कर रहे हैं।”

हार्वर्ड मेडिकल स्कूल में CRISPR का अध्ययन करने वाले एक विकासात्मक जीवविज्ञानी बेन इवेन-कैंपेन का कहना है कि CRISPR-Cas9 का आगमन “जैसा था कैम्ब्रियन विस्फोट नई तकनीकों का, “नई खोजों की सुविधा और संभावित अनुप्रयोगों को जन्म देना। वे कहते हैं कि जिस दक्षता के साथ CRISPR-Nickase काम करता है, वह CRISPR-Cas9 के तेजी से विकास से उभरने वाली नवीनतम “आश्चर्यजनक खोज” थी।

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चूंकि सीआरआईएसपीआर-निकेज वयस्क कोशिकाओं में काम करता है, अध्ययन लेखकों का कहना है कि यह एक दिन अनुवांशिक बीमारियों के इलाज के लिए सहायक हो सकता है-खासकर हंटिंगटन या कुछ कैंसर जैसे जहां एक खराब प्रतिलिपि बीमारी प्रदान कर सकती है। यदि दूसरी प्रति कार्यशील है, तो CRISPR-Nickase रोगग्रस्त संस्करण को स्वस्थ संस्करण से बदल सकता है।

विग्लियोटी कहते हैं, “यह सीआरआईएसपीआर के लिए दरवाजे खोल रहा है और शोधकर्ताओं के रूप में हम आश्चर्यजनक रूप से आशावादी पहलुओं की तलाश कर रहे हैं।”

मनुष्यों में परीक्षण करने और शायद क्लिनिक में अपना रास्ता बनाने से पहले तकनीक को स्तनधारियों में मान्य करने की आवश्यकता है। बियर का कहना है कि यह लगभग निश्चित रूप से स्तनधारियों की तुलना में मक्खियों में बेहतर काम करने के लिए निकलेगा, क्योंकि मक्खियों के गुणसूत्र संरेखित होते हैं ताकि टेम्पलेट डीएनए मरम्मत स्थल के पास हो, लेकिन स्तनधारी कोशिकाएं इतनी व्यवस्थित नहीं हैं।

यदि शोधकर्ता स्तनधारियों में तकनीक का अनुकूलन कर सकते हैं, हालांकि, अनुप्रयोग दूरगामी हो सकते हैं। CRISPR-Nickase तकनीक को ले जाने वाले मॉलिक्यूलर कार्गो को संभावित रूप से लीवर और रेटिना जैसे शरीर के दुर्गम क्षेत्रों तक पहुंचाया जा सकता है।

“कहना मुश्किल है [what the applications are] बिना यह जाने कि ये सिस्टम कितने कुशल होंगे, ”बियर कहते हैं। “लेकिन मुझे लगता है कि आप शरीर के उन हिस्सों तक पहुंचना चाहते हैं जिन्हें किसी अन्य तरीके से ठीक करना मुश्किल है।”

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