CRISPR texnologiyasında inqilab – Yeni fermentlə hər geni dəqiq hədəfləmək

Duke Universitetinin mühəndislərinin hazırladığı yeni üsul orijinal CRISPR gen redaktəsi texnologiyasının insan genomunun yalnız 12,5%-ni hədəfləyə bilməsindən fərqli olaraq, demək olar hər genə çıxış verir və daha geniş xəstəlik spektrini hədəfləyib müalicə etməyi mümkün edir.

Nature Communications jurnalında dərc olunan tədqiqata Harvard Universiteti, Massachusetts Texnologiya İnstitutu, Massachusetts Universitetinin Tibb Məktəbi, Sürix Universiteti və McMaster Universitetindən əməkdaşlar da qatılıb.

Duke Universitetinin Biotibbi Mühəndislik bölməsinin assistent professoru Pranam Chatterjee “Bu yeni vasitə ilə genomun demək olar 100%-nü daha yüksək dəqiqliklə hədəfləyə bilirik,” deyib.

CRISPR-Cas sistemini xatırlayaq

CRISPR-Cas bakteriyalara RNA molekulları və CRISPR ilə əlaqəli (Cas) zülallardan istifadə edərək hücum edən virusların DNA-sını hədəfləyib məhv etməyə imkan verən bakterial immun sistemidir. Bu gen redaktəsi texnologiyasının kəşfindən bəri tədqiqatçılar gen terapiyası və genom mühəndisliyi tətbiqləri üçün yeni CRISPR sistemləri hazırlamaqda yarışırlar.

CRISPR texnologiyası həm indiyədək verdiyi nəticələrə, həm də gələcəyi dəyişdirmək potensialına görə 2020-ci il Nobel Kimya Mükafatına layiq görülmüşdü.

Komanda yeni vasitənin standart CRISPR sistemi ilə müalicə edilə bilməyən genetik xəstəliklərdə potensial müalicəvi istifadəsini araşdırıb. İlk sınaqlar xüsusilə gənc qadınlarda görülən, müəyyən gendəki səkkiz fərqli mutasiyadan birinin səbəb olduğu irəliləyən nevroloji pozuntu — Rett sindromu üzərində aparılıb.

İkinci sınaq beyində neyronların degenerasiyasına səbəb olan nadir irsi nevroloji pozuntu — Huntington xəstəliyi üzərində olub. Yeni texnologiyadan istifadə edən komanda əvvəllər əlçatmaz olan mutasiyaları dəyişərək hər iki xəstəlik üçün potensial müalicə imkanları yaradıb.

Klassik CRISPR və yeni ferment necə işləyir?

Genom redaktəsi zamanı Cas zülalları iki mühüm komponentdən istifadə edir. Birincisi fermenti müəyyən DNA ardıcıllığına yönəldən RNA molekuludur. İkincisi Cas zülalının bağlanması üçün lazım olan və hədəf DNA ardıcıllığından dərhal sonra gələn, protospacer adjacent motif (PAM) adlanan qısa DNA ardıcıllığıdır. Bu komponentlər Cas zülallarının hədəf DNA ardıcıllığına düzgün və effektiv yönəldilməsini təmin edir.

Bələdçi RNA hədəf tamamlayıcı DNA ardıcıllığını tapdıqda və Cas fermenti yanındakı PAM ardıcıllığına bağlandıqda ferment DNA-da kəsik yaradır. Bu kəsik genetik quruluşda arzu olunan dəyişiklikləri başladır. Ən geniş yayılmış CRISPR-Cas sistemi ardıcıl iki quanin əsası (GG) tələb edən Streptococcus pyogenes bakteriyasının Cas9 sistemidir (SpCas9).

Əvvəlki işlərində Chatterjee və komandası bioinformatik vasitələrlə kəsik yaratmaq üçün yalnız tək quanin əsası olan PAM tələb edən Sc++ daxil olmaqla yeni Cas9 zülalları kəşf edib və mühəndislik yolu ilə hazırlamışdı. Bu dəyişiklik tədqiqatçılara bütün DNA ardıcıllıqlarının təxminən 50%-ni redaktə etmək imkanı verib.

Eyni zamanda Chatterjeenin Harvarddakı əməkdaşları Harvard Tibb Məktəbinin assistent professoru Benjamin Kleinstiverin rəhbərliyi ilə ayrıca variant olan SpRY-ni hazırlayıb. SpRY PAM-ı yarada bilən dörd DNA əsasından istənilən birinə bağlana bilsə də, adenin və quaninə daha güclü meyil göstərib.

Hər iki sistemin çatışmazlıqları olduğuna görə qrup onların ən yaxşı cəhətlərini SpRyc adlı yeni variantda birləşdirməyə qərar verib.

SpRYc hədəf DNA ardıcıllıqlarını əvvəlki nümunələrdən daha yavaş kəssə də, ənənəvi fermentlərlə müqayisədə müəyyən DNA sahələrini daha effektiv redaktə edə bilir.

Nəticə və şərh

SpRYc gen redaktəsində yeni dövrün qapılarını açır. Bu yenilikçi fermentin potensialı yalnız laboratoriya səviyyəsində deyil, klinik tətbiqə keçirilməsi prosesində də böyük əhəmiyyət daşıyır. SpRYc-nin artan effektivliyi və yüksək dəqiqliyi gen terapiyalarının gələcəyinin formalaşmasında həlledici rol oynaya bilər. Bu sahədəki irəliləyişlər genetik xəstəliklərin müalicəsində yeni üfüqlər açarkən SpRYc-nin tam imkanlarının öyrənilməsi elm dünyası üçün həyəcanverici yolçuluq vəd edir.