Що таке CRISPR?

Я продовжую чути, що CRISPR збирається зробити революцію в медицині.

Те, як ми поборимо хвороби, виліковуємо рак і, можливо, навіть створимо нових людей, і я згоден з цим.

Але я не зміг знайти чудові відеозаписи, які пояснюють, що таке CRISPR.

Вони, як правило, занадто складні або занадто прості.

Тому я подумав, що кину ще одне відео в суміш.

Я з гордістю представляю:

Як і більшість речей з молекулярної біології, CRISPR вперше був ідентифікований у E.coli. І якщо ми розіб’ємо акронім, це означає «Кластеризовані регулярно змінені короткі паліндромні повтори».

Тепер це рот.

Але це говорить вам про дві основні частини, знайдені в CRISPR.

Перш за все, у нас є повтори.

Це будуть короткі відрізки ДНК, тож довжиною від 20 до 40 букв.

І вони будуть паліндромами.

Пам’ятайте паліндром – це послідовність літер, які читаються однаково зліва направо.

Як у “ніколи не парне чи парне”.

Отже, у нас будуть ці букви, які є паліндром.

Причина полягає в тому, що при транскрипції цієї ДНК ви робите РНК, яка утворює ці маленькі повороти шпильки.

Отже, у нас є повтори. Всі вони однакові за одною однакові.

Але вони перемежовані. І так, що в середині?

У нас буде те, що називається спейсерною ДНК. Тепер, що цікаво про розпірну ДНК, це те, що вона не тотожна.

Кожен сегмент спейсерної ДНК стане унікальним. І це спантеличено вченим, коли вони виявили це ще у 80-х та 90-х роках.

Але у 2000-х роках вони виявили, що ця спейсерна ДНК, це важлива ДНК, ідеально поєднується з вірусною, особливо бактеріофаговою, ДНК.

Вони також ідентифікували ряд генів, пов’язаних з CRISPR.

Отже, це асоційовані з CRISPR або cas гени.

Тепер ці гени cas будуть робити казкові білки.

Загалом протеїни Cas будуть геліказами, це білки, які розмотують ДНК. А потім нуклеїни, ті, що ріжуть ДНК.

І тому ідея була, можливо, це імунна система для бактерій,

як вони могли боротися зі своїм старим немесидом, бактеріофагом. І саме це відбувається.

Отже, якщо у нас є картина кишкової палички, це була б клітинна мембрана, клітинна стінка саме тут.

Це був би геном бактерій.

Я виділяю cas і систему CRISPR.

І коли бактеріофаг вводить свою ДНК,

що зазвичай трапиться, якщо у вас немає імунної системи, це ДНК би викрала цю клітину.

Це може вбудовуватися в геном. Але що ще важливіше, це зробить купу цих бактеріофагів і врешті-решт уб’є клітину.

Але оскільки в ній є ця система CRISPR, те, що вона збирається зробити, – це переписати та перекласти білки, тому цей комплекс складний.

І це також буде переписати цю ДНК, щоб зробити те, що називається CRISPR РНК, і воно впишеться прямо в цей білок, як цей.

Що це? Це спосіб боротьби з цією вірусною ДНК.

Він по суті розбиває його, і тому, перш ніж зараження розпочнеться, інфекція по суті закінчилася.

Тепер ви можете сказати, що “це цікаво, але що станеться, якщо він вводить ДНК там, де у нас немає спейсера, який відповідає?”

Добре працює і система CRISPR-Cas.

Це створить інший клас білка, клас 1 білка.

І що це робити, це забирає ДНК, вона розбиває її, але важливіше, що вона бере цю ДНК і копіює її в систему CRISPR.

То що таке CRISPR? Це спейсер, повтор, спейсер, повтор.

Але розпірки – це історія старих інфекцій, тому ми не будемо заражені знову.

Це саме те, як працює ваша імунна система на набагато більшому рівні.

Ви виробляєте антитіла, а потім у вас лейкоцити, які обволікають цього захоплювача.

Але те, що думали вчені, якби ми могли захопити цю систему CRISPR, ми могли б використати її.

Тому що це жива клітина тут, щоб або активувати гени, або, можливо, навіть вбудувати нові гени.

І тому тривали пошуки. А те, про що ви найбільше почуєте – це система CRISPR Cas9.

Це було встановлено в лабораторіях Дженніфер Дудна та Еммануелі Шарпентьє. і над нею працювала стрептококова піоген,

та їх система Cas-CRISPR. І що цікаво в тому, що вони мали лише один кал-білок.

Ми називаємо це Cas9

Тепер це не виглядає так.

Це виглядає приблизно так.

Але якщо ми подивимось на його основну структуру, вона має нуклеаз.

Отже, цей розділ є тут, де він може вирізати ДНК і тут також можна вирізати ДНК.

У S. pyogenes вони також створюють дві довгі смужки РНК.

У нас є РНК CRISPR.

Crispr РНК збирається вписатись у cas.

Але вони також мають те, що називається трассіруючої РНК.

Тож якщо ми подивимось, як це виглядає в цій бактерії.

У вас є сегмент розпірки. Це буде частина, яка відповідає відповідній вірусної ДНК.

У вас є ця РНК-трекер, яка по суті утримує РНК CRISPR на місці.

І тоді вся ця річ разом утворює цей комплекс, де ми можемо розбити ДНК.

Але що лабораторія думає, чи не було б здорово, якби ми могли змінити всю цю систему.

Скористайтеся одним білком Cas9, але давайте сюди вкладемо свою власну послідовність ДНК.

І тоді якби ми могли якось з’єднати ці 2 разом, у нас була б дійсно проста система.

І це вони зробили.

Вони створили химерну РНК-CRISPR РНК.

І так що химера? Це цей древній міфологічний звір, це поєднання всіх цих різних видів.

І тому, що вони зробили, це створити новий тип РНК.

І у них є система, яка насправді проста.

У ній є дві частини.

У вас є білок Cas9, а потім ви отримали цю химеру.

А оскільки ми робимо простіше, давайте просто назвемо це керівництвом РНК.

Це дві частини системи CRISPR-Cas9.

Це буде частиною CRISPR.

Це буде РНК, яка отримає інформацію про те, де ми хочемо скоротити.

І тоді у нас є білок, який насправді буде робити розрізання.

І ось що відбувається.

І якщо у нас є трохи ДНК,

тому це ДНК, яку ми хочемо вирізати,

ми створюємо довідник РНК, який матиме відповідний біт РНК.

Що трапиться, так це ДНК, яка подаватиметься у неї.

Після того, як він буде на місці, ми виріжемо його тут, і ми будемо скоротити його тут.

І ми робимо цей маленький фрагмент, і тепер у нас є інактивований ген, ми зламали ген.

Тепер клітина спробує це виправити.

Він буде робити деякі вставки та видалення, створює мутації.

Але те, що ми можемо робити багато часу, – це ми можемо інактивувати цей ген.

Ось, що збираються робити бактерії.

Але оскільки ми його створили, ми можемо вирізати ДНК там, де хочемо розрізати ДНК.

Ми, по суті, просто повинні знати, яка послідовність ДНК, яку ми хочемо вирізати.

Помістіть це у керівництво РНК.

І тоді ми можемо її вирізати.

Тепер скажемо, що ми хочемо зробити це більш складним.

Ми не тільки хочемо зламати ген,

але скажімо, ми хочемо вставити новий ген.

Ну а тепер система має просто три частини.

У нас є Cas9. У нас є керівництво РНК.

І тоді у нас є РНК хоста, яку ми хочемо ввести.

Отже, коли ми розбиваємо ДНК, ДНК-хазяїн буде доданий, а потім ДНК буде його фіксувати.

Тож по суті ми додали ген до клітини.

Тепер, що цікаво в системі CRISP-Cas9, чи це робить це в живих клітинах

і він може вирізати ДНК у декількох різних місцях.

То як би ми могли цим скористатися?

Ну, скажімо, у когось кістозний фіброз.

Що ми могли б зробити, це використовувати подібну систему для фіксації генів у цій людині.

Або в майбутньому ми могли б створити новий ембріон.

Ви можете побачити, куди це йде.

Але ще важливіше, я сподіваюся, що ви знаєте, що таке система CRISPR.

Оглядом, система CRISPR – це імунна система, яка була виявлена ​​у бактерій, а потім модифікована у людини.

І я сподіваюся, що це було корисно.

Top