CRISPR-Cas13 staje się przełomem w terapiach ukierunkowanych na RNA

W ostatnich latach społeczność naukowa poczyniła ogromne postępy w dziedzinie edycji genów, zwłaszcza poprzez rozwój systemów CRISPR (klastrowych, regularnie przeplatanych krótkimi powtórzeniami palindromowymi). W 2020 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii przyznano naukowcom za odkrycie systemu CRISPR-Cas9 – rewolucyjnej technologii edycji genomu, która stanowi postęp w terapii DNA. Następnie pojawił się system CRISPR-Cas13 jako potencjalne narzędzie do identyfikacji i korygowania błędów w sekwencjach RNA. CRISPR-Cas13 to nowa technologia zaprojektowana specjalnie do wykrywania wirusów i terapii ukierunkowanych na RNA. System CRISPR-Cas13 celuje w specyficzne i niespecyficzne sekwencje RNA, a Cas13 jest białkiem efektorowym, które ulega zmianom konformacyjnym i rozszczepia docelowy RNA. Ten system celowania RNA jest niezwykle obiecujący w terapii i oferuje rewolucyjne narzędzie w dziedzinie biologii molekularnej.

Teraz w niedawnym artykule Badania biodesignu W badaniu przeprowadzonym przez zespół naukowców pod kierownictwem profesora Yuan Yao z Globalnego Centrum Innowacji Naukowo-Technologicznych Uniwersytetu Zhejiang w Hangzhou w Chinach nakreślono najnowsze trendy badawcze w zakresie CRISPR-Cas13 w terapiach ukierunkowanych na RNA. Mówiąc o artykule badawczym, który został opublikowany w Internecie 6 września 2024 r. w tomie 6 czasopisma, profesor Yao mówi: „Koncentrując się na RNA; Mediator pomiędzy DNA i białkami; CRISPR-Cas13 umożliwia naukowcom tymczasowe manipulowanie ekspresją genów bez powodowania trwałych zmian w genomie. Ta elastyczność sprawia, że ​​jest to bezpieczniejsza opcja w scenariuszach, w których stabilność genomu ma kluczowe znaczenie „.”

Kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) odgrywa kluczową rolę w przekazywaniu informacji genetycznej z DNA do maszynerii syntezy białek, reguluje ekspresję genów i bierze udział w wielu procesach komórkowych. Wady splicingu lub mutacje DNA mogą prowadzić do szerokiego zakresu chorób, od zaburzeń metabolicznych po raka. Mutacja punktowa ma miejsce, gdy pojedynczy nukleotyd zostanie przypadkowo wprowadzony, usunięty lub zmieniony. CRISPR-Cas13 odgrywa rolę w identyfikowaniu i korygowaniu tych mutacji poprzez zastosowanie mechanizmów REPAIR (edycja kwasu dezoksyrybonukleinowego w celu programowalnej podstawienia A do I) i RESCUE (edycja kwasu deoksyrybonukleinowego w celu specyficznej wymiany C do U). Wyjaśniając zastosowania edytorów genów opartych na Cas13, profesor Yao dodaje: „na przykład edytor mxABE Można używać do poprawiania Nonsensowna mutacja związana z dystrofią mięśniową Duchenne'a, którą można skorygować za pomocą mxABE. Podejście to wykazało wysoką skuteczność edycji, przywracając ekspresję dystrofiny do poziomów większych niż 50% poziomów ekspresji typu dzikiego.„.”

CRISPR – Cas13 może korygować nietypowe zdarzenia splicingu. Demetylaza to enzym odgrywający kluczową rolę w modyfikacji potranskrypcyjnej (PTM), procesie zachodzącym po transkrypcji i poprzedzającym wytwarzanie białka. Wykorzystanie wiedzy na temat zdarzeń splicingu i zrozumienie roli enzymu demetylazy wspomaganego przez CRISPR-Cas13 może pomóc naukowcom w opracowaniu ukierunkowanych, spersonalizowanych terapii. Podobnie maszynerię CRISPR-Cas13 można zastosować do zmiany, zwiększenia lub zmniejszenia tłumaczenia. „Jednym z najważniejszych najnowszych osiągnięć w dziedzinie CRISPR-Cas13 jest zastosowanie sztucznej inteligencji (AI) w celu zwiększenia jej dokładności i wydajności. „ Mówi Profesor Yao.

Sukces narzędzi CRISPR ukierunkowanych na RNA zależy od wielu czynników, w tym od sekwencji kierującego RNA, dostępności docelowego RNA i drugorzędowej struktury cząsteczki RNA. System CRISPR-Cas13 ma szerokie zastosowania kliniczne, takie jak diagnostyka wirusów RNA, obrazowanie RNA, edycja zasad RNA, edycja genomu RNA i interwencje terapeutyczne. Brak docelowego CRISPR-Cas13 i duży rozmiar mechanizmu dostarczania należą do przeszkód klinicznych, które spowalniają jego wdrożenie kliniczne. Jednak połączenie technik molekularnych ze sztuczną inteligencją mogłoby poprawić wydajność. Algorytmy AI mają zdolność przewidywania i ulepszania wyników dostarczania CRISPR-Cas13.

Systemy CRISPR-Cas13 prawdopodobnie będą nadal szybko ewoluować. W miarę udoskonalania tej technologii przez badaczy istnieje potencjał jej wykorzystania w szerszym zakresie zastosowań terapeutycznych, od terapii przeciwwirusowych – takich jak ukierunkowane na wirusa SARS-CoV-2 – po podejście do medycyny spersonalizowanej w leczeniu chorób genetycznych.

Wreszcie nie ma wątpliwości, że pojawienie się technologii CRISPR-Cas13 zrewolucjonizowało dziedzinę edycji RNA, zapewniając potężne narzędzie do leczenia niektórych z najtrudniejszych chorób naszych czasów. Mamy nadzieję, że CRISPR-Cas13 utoruje drogę nowej erze terapii ukierunkowanych na RNA dzięki ciągłym udoskonaleniom w identyfikacji, dostarczaniu i integracji sztucznej inteligencji.