जेफिरनेट लोगो

एक नया जीन एडिटिंग टूल प्रतिद्वंद्वी CRISPR, और एक बार में लाखों संपादन कर सकता है

दिनांक:

एक जीन एडिटिंग मार्वल के रूप में CRISPR की उल्कापिंड वृद्धि के साथ, इसकी निम्न उत्पत्ति को भूलना आसान है: इसे पहली बार जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली के एक क्विक के रूप में खोजा गया था।

ऐसा लगता है कि बैक्टीरिया की पेशकश अधिक है। इस महीने, प्रसिद्ध सिंथेटिक जीवविज्ञानी डॉ के नेतृत्व में एक टीम डॉ। जॉर्ज चर्च हार्वर्ड विश्वविद्यालय में बैक्टीरिया जीव विज्ञान का एक और अजीब टुकड़ा अपहरण कर लिया। परिणाम एक शक्तिशाली उपकरण है जो सिद्धांत-एक साथ बदलावों का ट्रैक रखने के लिए "बार कोड" के साथ लाखों डीएनए अनुक्रमों को संपादित कर सकता है। सभी एक भी नाजुक डीएनए स्ट्रैंड को तोड़े बिना।

अभी के लिए, "रेट्रो लाइब्रेरी लाइब्रेरी (RLR)" नामक इन जैविक औजारों का केवल बैक्टीरिया कोशिकाओं में परीक्षण किया गया है। लेकिन जैसे CRISPRकी यात्रा जीन थेरेपी पता चलता है, यहां तक ​​कि नीच जीवों की सबसे अजीब खोज हमारे वाइल्डेस्ट जीन थेरेपी या सिंथेटिक जीव विज्ञान के सपनों को हकीकत में बदल सकती है।

"यह कार्य अन्य आनुवंशिक प्रणालियों में आरएलआर का उपयोग करने की दिशा में एक रोड मैप स्थापित करने में मदद करता है, जो भविष्य के आनुवंशिक अनुसंधान के लिए कई रोमांचक संभावनाएं खोलता है" कहा चर्च।

रुको, CRISPR अपर्याप्त क्यों है?

रेट्रो अजीब हैं। इसके बजाय CRISPR से शुरू करते हैं।

आप पहले से ही परिचित होंगे कि यह कैसे काम करता है। दो घटक हैं: एक प्रकार का आरएनए, और एक प्रोटीन। "ब्लडहाउंड" गाइड आरएनए एक विशेष जीन के लिए कैस "कैंची" प्रोटीन का निर्माण करता है। क्लासिक संस्करण में, कैस ने इसे बंद करने के लिए जीन को काट दिया। हाल ही के अग्रिमों ने कैस को एक विशिष्ट आनुवंशिक पत्र को बदलने, या कई जीनों को एक ही बार में बदलने की अनुमति दी।

चॉप-एंड-रिप्लेस वर्जन के लिए, क्योंकि जीन खुद को ठीक करता है, यह अक्सर एक टेम्पलेट की तलाश करेगा। CRISPR पर भरोसा करने के लिए सेल के लिए टेम्पलेट जीन ले जा सकता है। इस तरह सेल को एक आनुवंशिक प्रतिलिपि संपादित में विभाजित किया जाता है: एक दोषपूर्ण आनुवंशिक वाक्य को जैविक रूप से व्याकरणिक के साथ बदलना।

CRISPR की समस्या डीएनए की काट है। यदि आपने कभी अपने फोन पर एक वाक्य काट दिया है, तो आपको एहसास हुआ कि आपने गलत बिट्स काट दिया है, इसे वापस एक और संदेश के साथ चिपकाया है जो अब समझ में नहीं आता है, और सेंड-हिट को अच्छी तरह से, जो कि CRISPR के साथ हो सकता है के अनुरूप है। हमारे जीनोम को नुकसान का खतरा तब बढ़ जाता है जब हमें कई जीनों को संपादित करने की आवश्यकता होती है। यह सिंथेटिक जीव विज्ञान में एक बड़ी समस्या बन जाती है, जो नई क्षमताओं के साथ कोशिकाओं को बेहतर बनाने के लिए आनुवंशिक हेरफेर का उपयोग करता है, या यहां तक ​​कि पूरी तरह से नए जीवों को इंजीनियर करता है।

कोशिकाएं विकसित जीवों से विकसित जिद्दी प्राणी हैं, इसलिए एक जीन को बदलने के लिए शायद ही कभी पर्याप्त होता है, उदाहरण के लिए, जैव जीवाणुओं या दवाओं को पंप करने के लिए एक बैक्टीरिया, जो बहुसंकेतन जीन संपादन को आवश्यक बनाता है। अधिकांश कोशिकाएं भी तेजी से विभाजित होती हैं, ताकि किसी भी आनुवंशिक छेड़छाड़ के लिए पीढ़ियों में रहना आवश्यक हो। CRISPR अक्सर दोनों के साथ संघर्ष करती है। चर्च की टीम को लगता है कि उनके पास एक समाधान है।

रेट्रो से मिलते हैं

नए उपकरण को आरएलआर कहा जाता है, और पहला "आर" रेट्रोन्स के लिए खड़ा है। ये व्यापक लेकिन पूरी तरह से रहस्यमय जीव हैं जिनके "प्राकृतिक जीव विज्ञान" काफी हद तक अज्ञात है, "टीम ने लिखा, हालांकि CRISPR के समान, वे जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली में शामिल हो सकते हैं।

सबसे पहले 1984 में खोजा गया था, कुछ बैक्टीरिया कोशिकाओं में डीएनए के फ़्लोटिंग रिबन फ़्लोटिंग होते हैं, जिन्हें एक विशिष्ट प्रकार के डीएनए में परिवर्तित किया जा सकता है - डीएनए बेस की एकल श्रृंखला ssDNAs (हाँ, यह अजीब है)। लेकिन जीन संपादन के लिए यह शानदार खबर है, क्योंकि हमारी कोशिकाओं के दोहरे-फंसे डीएनए अनुक्रम, जब वे विभाजित होते हैं, तो एक एकल श्रृंखला बन जाते हैं। एक रेट्रो चारा और स्विच के लिए सही समय।

आम तौर पर, हमारा डीएनए दोहरे हेलिकॉप्टरों में मौजूद होता है जो क्रोमोसोम कहे जाने वाले 23 बंडल में कसकर लपेटे जाते हैं। प्रत्येक गुणसूत्र बंडल दो प्रतियों में आता है, और जब एक कोशिका विभाजित होती है, तो प्रतियां खुद को नकल करने के लिए अलग हो जाती हैं। इस समय के दौरान, दो प्रतियाँ कभी-कभी पुनर्संयोजन नामक प्रक्रिया में जीन की अदला-बदली करती हैं। यह तब होता है जब रेट्रोजन अपने ssDNA पूर्वज को विभाजित करने वाली कोशिका में डालने के बजाय अंदर घुस सकते हैं। अगर वे नई तरकीबें अपनाते हैं, तो कहते हैं, बैक्टीरिया सेल को ड्रग्स के खिलाफ प्रतिरोधी बनने की अनुमति देता है और सफलतापूर्वक खुद को सम्मिलित करता है, तो सेल की संतान उस विशेषता को प्राप्त कर लेगी।

सेल की प्राकृतिक मशीनरी के कारण, रेट्रोन्स बिना काटे एक जीनोम में घुसपैठ कर सकते हैं। और वे एक ही समय में लाखों विभाजित कोशिकाओं में कर सकते हैं।

"हमें लगा कि रेट्रोन्स को हमें उन कोशिकाओं के भीतर ssDNA का उत्पादन करने की क्षमता देनी चाहिए, जिन्हें हम बाहर से सेल में जबरदस्ती लाने की कोशिश करने के बजाय संपादित करना चाहते हैं, और मूल डीएनए को नुकसान पहुंचाए बिना, जो दोनों बहुत ही सम्मोहक गुण थे," अध्ययन लेखक डॉ। डैनियल गुडमैन।

आरटीआर का निर्माण

CRISPR के समान, RTR में कई घटक होते हैं: जेनेटिक स्निपेट जिसमें एक म्यूटेशन (चारा) होता है, और दो प्रोटीन, RT और SSAP (रिवर्स ट्रांसक्रिपटेस और सिंगल-स्ट्रैंडेड एनीलिंग प्रोटीन) होते हैं, जो ssDNA में रेट्रॉन को बदलते हैं और इसे खुद को सम्मिलित करते हैं। एक विभाजित कोशिका में।

अभी तक मेरे साथ है?

गेम ऑफ थ्रोन्स की तरह, बहुत सारे खिलाड़ी हैं। इसलिए इसे स्पष्ट करने के लिए: हम जिस जेनेटिक कोड को सम्मिलित करना चाहते हैं, उसे ले जाते हैं; RT इसे और अधिक सुसंगत रूप में बनाता है जिसे ssDNA कहा जाता है; और SSAP इसे विभाजित करते हुए डीएनए में चिपका देता है। मूल रूप से, एक ट्रोजन हॉर्स सेल पर हमला करता है और जासूसों को डालता है जो खुद को सेल में सम्मिलित करता है - अपने डीएनए को बदल रहा है - एंजाइमेटिक जादूगरों की मदद से।

दो प्रोटीन पार्टी के लिए नए हैं। पहले, वैज्ञानिकों ने जीन संपादन के लिए रेट्रोन्स का उपयोग करने की कोशिश की है, लेकिन सभी बैक्टीरिया कोशिकाओं के लगभग 0.1 प्रतिशत संक्रमित होने की दक्षता बेहद कम थी। दोनों नवागंतुकों ने बैक्टीरिया के प्राकृतिक "अलार्म सिस्टम" को शांत कर दिया जो डीएनए परिवर्तनों को ठीक करता है - इसलिए वे नए डीएनए बिट्स को अनदेखा करते हैं - और अगली पीढ़ी में प्रवेश करने और पारित करने की अनुमति देते हैं। एक अन्य चाल के लिए दो जीनों को नपुंसक बनाना था जो कि प्रोटीन के लिए सांकेतिक शब्दों में बदलना जो आमतौर पर ssDNA को नष्ट करते हैं।

एक परीक्षण में, टीम ने पाया कि 90 प्रतिशत से अधिक बैक्टीरिया कोशिकाओं ने आसानी से नए डीएनए अनुक्रम को अपने डीएनए में भर्ती कराया। वे आगे बड़े गए। CRISPR की तुलना में, रेट्रोन्स में एक पैर होता है जो उनके अनुक्रम बार कोड के रूप में कार्य कर सकता है। इसका मतलब यह है कि एक ही बार में कई जीन एडिटिंग एक्सपेरिमेंट करना संभव है, और यह पता लगाना है कि बार कोड को सीक्वेंस करके कौन सी कोशिकाओं को किस रिट्रन से एडिट किया गया है।

एक प्रूफ-ऑफ-कॉन्सेप्ट टेस्ट में, टीम ने कुछ बैक्टीरिया कोशिकाओं को रेट्रोन्स के साथ ब्लास्ट किया जिसमें एंटीबायोटिक प्रतिरोध के लिए अनुक्रम थे। एंटीबायोटिक दवाओं के साथ इलाज किए गए जीवाणुओं के एक पूल से अकेले रेट्रो डीएनए अक्षरों को क्रमबद्ध करके, उन्होंने पाया कि रेट्रोन्स वाली कोशिकाएं - उन्हें दवाओं के खिलाफ नई महाशक्ति प्रदान करती हैं - अन्य कोशिकाओं की तुलना में बहुत अधिक भागों में बनी हुई हैं।

एक अन्य परीक्षण में, टीम ने यह निर्धारित करने की कोशिश की कि वे एक साथ कितने रेट्रो का उपयोग कर सकते हैं। उन्होंने जीवाणुओं का एक और दबाव लिया जो कि जीवाणुरोधी के लिए प्रतिरोधी हैं, और लाखों जीनों के लाखों लोगों के पुस्तकालय का निर्माण करने के लिए इसके जीनोम को काट दिया। इसके बाद उन्होंने इन चूजों को डीएनए के हूला हूप्स में चिपका दिया - जिन्हें प्लास्मिड कहा जाता है - और उन्हें बैक्टीरिया की कोशिकाओं में ले जाया जाता है। पहले की तरह, टीम आसानी से जीवित रहने वाले लोगों के बार कोडों को अनुक्रमित करके एंटी-बैक्टीरियल शक्ति प्रदान करने वाले रेट्रोन्स को आसानी से पा सकती थी।

लेकिन क्यों?

ऐसा ही है। लेकिन ऐसा क्यों?

लक्ष्य आसान है: CRISPR का एक और समाधान खोजने के लिए जो कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाए बिना एक ही बार में लाखों कोशिकाओं को प्रभावित कर सकता है। दूसरे शब्दों में, कई पीढ़ियों के माध्यम से बड़े डेटा युग में जीन संपादन ले लो।

CRISPR की तुलना में, नया RLR टूल सरल है, क्योंकि इसमें "एडिटिंग" टूल के अलावा "गाइड" टूल की आवश्यकता नहीं होती है - एक रिट्रॉन मूल रूप से एक टू-इन-वन है। कई जीनों को एक बार में प्रभावित करने में सक्षम होने के बिना — शारीरिक रूप से उन्हें काटे बिना — यह सिंथेटिक जीव विज्ञान के लिए एक पेचीदा उपकरण भी है। उपकरण को भी रहने की शक्ति मिली। एक "एक और किया" CRISPR लोकाचार के बजाय, यह कोशिकाओं के विभाजन के रूप में पीढ़ियों के माध्यम से रहता है।

कहा, आरटीआर की प्रतियोगिता हुई। क्योंकि यह विभाजित कोशिकाओं के साथ सबसे अच्छा काम करता है, यह अनिच्छुक कोशिकाओं में उतना शक्तिशाली नहीं हो सकता है जो विभाजित करने से इनकार करते हैं - उदाहरण के लिए, न्यूरॉन्स। दूसरे के लिए, हाल ही में CRISPR में अपग्रेड किया गया है इससे जीन को चालू या बंद करना भी संभव हो गया- उन्हें काटने के माध्यम से - एपिजेनेटिक्स के माध्यम से।

लेकिन आरएलआर स्केल प्रदान करता है। "विश्लेषण करने में सक्षम होने के नाते, RLR के साथ बारकोडेड उत्परिवर्ती पुस्तकालयों को एक साथ लाखों प्रयोग करने में सक्षम बनाता है, जिससे हमें जीनोम भर में उत्परिवर्तन के प्रभावों का निरीक्षण करने की अनुमति मिलती है, साथ ही साथ उन उत्परिवर्तन एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत कर सकते हैं," चर्च।

छवि क्रेडिट: पीट Linforth से Pixabay

Coinsmart। यूरोपा में बेस्टे बिटकॉइन-बोरसे
स्रोत: https://singularityhub.com/2021/05/11/a-new-gene-editing-tool-rivals-crispr-and-can-make-millions-of-edits-at-once/

स्पॉट_आईएमजी

नवीनतम खुफिया

स्पॉट_आईएमजी