Njihuni me ‘Fanzor’, sistemin e parë të ngjashëm me CRISPR që gjendet në jetën komplekse

Shkencëtarët zbuluan proteinat Fanzor, të cilat funksionojnë si CRISPR, por janë më të vogla dhe më lehtë shpërndahen në qeliza, dhe i përdorën ato për të redaktuar ADN-në e njeriut.

Studiuesit kanë identifikuar një sistem të ri të modifikimit të gjeneve të ngjashme me CRISPR në organizmat komplekse, duke demonstruar për herë të parë se proteinat modifikuese të ADN-së ekzistojnë në të gjitha mbretëritë e jetës.

Feng Zhang, një biokimist në Institutin e gjerë të MIT dhe Harvard dhe Instituti McGovern për Kërkimin e Trurit në MIT, drejtoi ekipin dhe më parë bashkëzbuloi potencialin e modifikimit të gjeneve të sistemit CRISPR-Cas9, i cili funksionon si një lloj ” gërshërë molekulare” që heqin pjesë të ADN-së, duke çaktivizuar kështu gjenet ose duke lejuar shkëmbimin e gjeneve të reja.

Para këtij zbulimi, sisteme të tilla ishin gjetur vetëm në organizma të thjeshtë si bakteret dhe arkeat, të cilat i përdorin ato si një lloj sistemi imunitar rudimentar për copëtimin e ADN-së së pushtuesve. Studiuesit zbuluan sistemin e sapogjetur, të quajtur Fanzor, te kërpudhat, algat, ameba dhe një specie molusqesh, duke zgjeruar në masë të madhe grupet e njohura për përdorimin e këtyre mjeteve gjenetike.

“Njerëzit kanë thënë me një siguri të tillë për kaq shumë kohë që eukariotët [organizmat, qelizat komplekse të të cilëve përmbajnë bërthama] nuk mund të kishin një sistem të ngjashëm,” tha Ethan Bier, një gjenetist në Universitetin e Kalifornisë në San Diego, i cili përdor modifikimin e gjeneve në punën e tij. punonte por nuk ishte i përfshirë në studim. “Por është zgjuarsi tipike nga laboratori Zhang, që i dëshmon ata që e kanë gabim,” tha Bier për Live Science.

Pas publikimit të punimit të tyre të parë mbi CRISPR në 2013, Zhang dhe kolegët filluan të studiojnë se si këto sisteme evoluojnë. Gjatë kësaj pune, grupi identifikoi një klasë proteinash në baktere të quajtura OMEGA, që mendohet se janë paraardhësit e hershëm të proteinave Cas9, “gërshërët” e sistemit CRISPR. Ata filluan të dyshonin se proteinat Fanzor, një lloj OMEGA, gjithashtu mund të modifikonin ADN-në.

Grupi ekzaminoi bazat e të dhënave në internet për proteinat dhe u befasua kur gjeti disa në mostra të izoluara nga kërpudhat, protistët, artropodët, bimët dhe viruset gjigante. Mendimi, tha Zhang, është se gjenet e nevojshme për të bërë proteinat Fanzor u përzien nga bakteret në organizma komplekse përmes një procesi të njohur si transferimi horizontal i gjeneve. Gjenet që kodojnë për proteinat Fanzor u integruan në gjenomet e organizmave eukariote brenda elementeve të transpozueshme, që do të thotë pjesë të ADN-së që mund të lëvizin rreth gjenomit dhe të replikohen.

Në eksperimente, studiuesit zbuluan se proteinat Fanzor ndajnë disa ngjashmëri me CRISPR. Proteinat Fanzor gjithashtu ndërveprojnë me ARN-në udhëzuese, një molekulë që i drejton proteinat në ADN-në e destinuar për t’u prerë. Kjo molekulë, e quajtur omegaRNA, plotëson vargun e ADN-së së synuar. Kur ato përputhen, të dy pjesët lidhen së bashku dhe Fanzor më pas mund të presë ADN-në.

Ekipi testoi sistemin Fanzor në qelizat njerëzore, por në fillim zbuloi se ai ishte relativisht joefikas në shtimin ose heqjen e pjesëve të ADN-së, duke përfunduar me sukses procesin rreth 12% të rasteve. Megjithatë, pas disa inxhinierisë krijuese për të përmirësuar dhe stabilizuar sistemin, studiuesit e rritën efikasitetin deri në pak më shumë se 18%.

Ky joefikasitet nuk është befasues, sipas Bier, as një shenjë se Fanzor nuk është aq i mirë sa CRISPR. Shkencëtarët kanë projektuar CRISPR në mënyrë që të mund të bëjë zëvendësimet e dëshiruara pothuajse çdo herë, por “me siguri nuk filloi kështu,” tha ai. Por Bier shtoi se do të jetë e vështirë për Fanzor të përputhet me Cas9, të cilin ai e quajti “proteina më e adaptueshme dhe falëse për llojet e gjërave që dëshironi t’i bëni”.

Fanzor në vend të kësaj ka të ngjarë të plotësojë CRISPR, i cili është përdorur si në kërkime ashtu edhe në trajtime mjekësore eksperimentale për kushte si verbëria dhe kanceri.

Krahasuar me CRISPR, “sistemet Fanzor janë më kompakte dhe për këtë arsye kanë potencialin për t’u shpërndarë më lehtë në qeliza dhe inde,” tha Zhang, dhe ata janë më pak të prirur për të degraduar aksidentalisht ARN ose ADN aty pranë – të ashtuquajturat jashtë objektivit. ose efektet kolaterale. Kjo e bën Fanzor tërheqës për përdorim në terapinë gjenetike.

Zhang tha për Live Science se tani është i emocionuar për të kërkuar sisteme të ngjashme në vende të reja.

“Kjo punë vërtet nënvizon fuqinë e studimit të biodiversitetit,” tha Zhang. “Ka të ngjarë të ketë më shumë sisteme të drejtuara nga ARN atje në natyrë që premtojnë të ardhmen për modifikimin e gjeneve.”