Craspase : ເປັນ “CRISPR – Cas System” ທີ່ປອດໄພກວ່າທີ່ແກ້ໄຂທັງ Genes ແລະ Proteins  

"ລະບົບ CRISPR-Cas" ໃນເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແລະໄວຣັສກໍານົດແລະທໍາລາຍລໍາດັບໄວຣັສທີ່ຮຸກຮານ. ມັນເປັນລະບົບພູມຕ້ານທານຂອງແບັກທີເລຍແລະ archaeal ເພື່ອປ້ອງກັນການຕິດເຊື້ອໄວຣັດ. ໃນປີ 2012, ລະບົບ CRISPR-Cas ໄດ້ຖືກຮັບຮູ້ວ່າເປັນ genome ເຄື່ອງ​ມື​ການ​ແກ້​ໄຂ​. ນັບຕັ້ງແຕ່ນັ້ນມາ, ລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງລະບົບ CRISPR-Cas ໄດ້ຖືກພັດທະນາ ແລະໄດ້ພົບເຫັນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນ: ໃນການປິ່ນປົວພັນທຸກໍາ, ການວິນິດໄສ, ການຄົ້ນຄວ້າແລະການປັບປຸງການປູກພືດ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ລະບົບ CRISPR-Cas ທີ່ມີຢູ່ໃນປັດຈຸບັນມີການນໍາໃຊ້ທາງຄລີນິກທີ່ຈໍາກັດເນື່ອງຈາກການປະກົດຕົວເລື້ອຍໆຂອງການແກ້ໄຂນອກເປົ້າຫມາຍ, ການກາຍພັນຂອງ DNA ທີ່ບໍ່ຄາດຄິດແລະບັນຫາການສືບທອດ. ບໍ່ດົນມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ລາຍງານໃຫມ່ລະບົບ CRISPR-Cas ທີ່ສາມາດເປົ້າຫມາຍແລະທໍາລາຍ mRNA ແລະ ທາດໂປຼຕີນ ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດທາງພັນທຸກໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຖືກຕ້ອງໂດຍບໍ່ມີຜົນກະທົບນອກເປົ້າຫມາຍແລະບັນຫາການສືບທອດ. ຊື່ວ່າ Crspase, ມັນແມ່ນລະບົບ CRISPR-Cas ທໍາອິດທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນ ທາດໂປຼຕີນ ຟັງຊັນການແກ້ໄຂ. ມັນຍັງເປັນລະບົບທໍາອິດທີ່ສາມາດແກ້ໄຂທັງ RNA ແລະ ທາດໂປຼຕີນ. ເນື່ອງຈາກວ່າ Crspase ເອົາຊະນະຂໍ້ຈໍາກັດຈໍານວນຫຼາຍຂອງລະບົບ CRISPR-Cas ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ມັນມີທ່າແຮງທີ່ຈະປະຕິວັດການປິ່ນປົວ gene, ການວິນິດໄສແລະການຕິດຕາມ, ການຄົ້ນຄວ້າທາງຊີວະພາບ, ແລະການປັບປຸງການປູກພືດ. 

"ລະບົບ CRISPR-Cas" ແມ່ນລະບົບພູມຕ້ານທານທໍາມະຊາດຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແລະ archaea ຕ້ານການຕິດເຊື້ອໄວຣັດທີ່ກໍານົດ, ຜູກມັດແລະທໍາລາຍລໍາດັບຂອງເຊື້ອໄວຣັດເພື່ອປົກປ້ອງ. ມັນປະກອບດ້ວຍສອງສ່ວນ - RNA ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ຖ່າຍທອດມາຈາກເຊື້ອໄວຣັດທີ່ລວມຢູ່ໃນ genome ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຫຼັງຈາກການຕິດເຊື້ອຄັ້ງທໍາອິດ (ເອີ້ນວ່າ CRISPR, ນີ້ກໍານົດລໍາດັບເປົ້າຫມາຍຂອງເຊື້ອໄວຣັດທີ່ຮຸກຮານ) ແລະຕົວທໍາລາຍທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ. ທາດໂປຼຕີນ ເອີ້ນວ່າ “CRISPR ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງ ທາດໂປຼຕີນ (Cas)” ເຊິ່ງຜູກມັດແລະທໍາລາຍລໍາດັບທີ່ລະບຸໄວ້ໃນເຊື້ອໄວຣັດເພື່ອປົກປ້ອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍຈາກໄວຣັສ.  

CRISPER ຫຍໍ້ມາຈາກ "ການເຮັດເລື້ມຄືນ palindromic ສັ້ນ interspaced ຢ່າງເປັນປົກກະຕິ". ມັນໄດ້ຖືກຖ່າຍທອດ RNA ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍທີ່ມີລັກສະນະຊ້ໍາຊ້ອນ palindromic.  

Palindromic repeats (CRISPRs) ໄດ້ຖືກຄົ້ນພົບຄັ້ງທໍາອິດໃນລໍາດັບຂອງ E. coli ໃນປີ 1987. ໃນປີ 1995, Francisco Mojica ໄດ້ສັງເກດເຫັນໂຄງສ້າງທີ່ຄ້າຍຄືກັນໃນ archaea, ແລະມັນແມ່ນຜູ້ທີ່ທໍາອິດຄິດວ່າສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງລະບົບພູມຕ້ານທານຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແລະ archaea. ໃນປີ 2008, ມັນໄດ້ຖືກສະແດງໃຫ້ເຫັນການທົດລອງຄັ້ງທໍາອິດວ່າເປົ້າຫມາຍຂອງລະບົບພູມຕ້ານທານຂອງເຊື້ອແບັກທີເຣັຍແລະ archaea ແມ່ນ DNA ຂອງຕ່າງປະເທດແລະບໍ່ແມ່ນ mRNA. ກົນໄກການກໍານົດແລະການເຊື່ອມໂຊມລໍາດັບໄວຣັສແນະນໍາວ່າລະບົບດັ່ງກ່າວສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເປັນເຄື່ອງມືສໍາລັບການ. ການ​ແກ້​ໄຂ genome​. ນັບ​ຕັ້ງ​ແຕ່​ການ​ຮັບ​ຮູ້​ຂອງ​ຕົນ​ເປັນ​ເຄື່ອງ​ມື​ການ​ແກ້​ໄຂ genome ໃນ​ປີ 2012​, ລະ​ບົບ CRISPR-Cas ໄດ້​ມາ​ເປັນ​ທາງ​ທີ່​ຍາວ​ຫຼາຍ​ເປັນ​ມາດ​ຕະ​ຖານ​ທີ່​ຕັ້ງ​ໄວ້​ຢ່າງ​ຫນັກ​ແຫນ້ນ​. ດັດແກ້ gene ລະບົບແລະໄດ້ພົບເຫັນລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກໃນ biomedicine, ການກະສິກໍາ, ອຸດສາຫະກໍາຢາລວມທັງການປິ່ນປົວ gene ທາງດ້ານການຊ່ວຍ.^1,2.  

A ລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງ CRISPR-Cas ລະ​ບົບ​ໄດ້​ຖືກ​ກໍາ​ນົດ​ແລ້ວ​ແລະ​ປະ​ຈຸ​ບັນ​ມີ​ສໍາ​ລັບ​ການ​ຕິດ​ຕາມ​ແລະ​ການ​ແກ້​ໄຂ​ລໍາ​ດັບ DNA / RNA ສໍາ​ລັບ​ການ​ຄົ້ນ​ຄວ້າ​, ການ​ກວດ​ສອບ​ຢາ​, ການ​ວິ​ນິດ​ໄສ​ແລະ​ການ​ປິ່ນ​ປົວ​. ລະບົບ CRISPR/Cas ປະຈຸບັນແບ່ງອອກເປັນ 2 ຊັ້ນ (ຊັ້ນ 1 ແລະ 2) ແລະ ຫົກປະເພດ (ປະເພດ I ຫາ XI). ລະບົບ Class 1 ມີຫຼາຍ Cas ທາດໂປຼຕີນ ເຊິ່ງຈໍາເປັນຕ້ອງສ້າງສະລັບສັບຊ້ອນທີ່ເປັນປະໂຫຍດເພື່ອຜູກມັດແລະປະຕິບັດເປົ້າຫມາຍຂອງພວກເຂົາ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ລະບົບ Class 2 ມີ Cass ໃຫຍ່ອັນດຽວ ທາດໂປຼຕີນ ສໍາ​ລັບ​ການ​ຜູກ​ມັດ​ແລະ​ການ​ເຊື່ອມ​ໂຊມ​ລໍາ​ດັບ​ເປົ້າ​ຫມາຍ​ທີ່​ເຮັດ​ໃຫ້​ລະ​ບົບ Class 2 ງ່າຍ​ທີ່​ຈະ​ນໍາ​ໃຊ້​. ລະບົບ Class 2 ທີ່ໃຊ້ທົ່ວໄປແມ່ນ Cas 9 Type II, Cas13 Type VI, ແລະ Cas12 Type V. ລະບົບເຫຼົ່ານີ້ອາດຈະມີຜົນກະທົບດ້ານຫຼັກປະກັນທີ່ບໍ່ຕ້ອງການ Ie, ຜົນກະທົບ off-target ແລະ cytotoxicity.^3,5.  

ການປິ່ນປົວດ້ວຍທາງພັນທຸກໍາ ອີງຕາມລະບົບ CRISPR- Cas ໃນປະຈຸບັນໄດ້ຈໍາກັດການນໍາໃຊ້ທາງດ້ານການຊ່ວຍເນື່ອງຈາກການປະກົດຕົວເລື້ອຍໆຂອງການແກ້ໄຂນອກເປົ້າຫມາຍ, ການກາຍພັນຂອງ DNA ທີ່ບໍ່ຄາດຄິດ, ລວມທັງການລຶບຊິ້ນ DNA ຂະຫນາດໃຫຍ່ແລະຕົວແປໂຄງສ້າງ DNA ຂະຫນາດໃຫຍ່ຢູ່ທັງສອງສະຖານທີ່ເປົ້າຫມາຍແລະນອກເປົ້າຫມາຍທີ່ນໍາໄປສູ່ການເສຍຊີວິດຂອງເຊນ. ແລະບັນຫາການສືບທອດອື່ນໆ.  

Crraspase (ຫຼື CRISPR-guided caspase)  

ບໍ່ດົນມານີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ລາຍງານໃຫມ່ລະບົບ CRISPER-Cas ເຊິ່ງເປັນລະບົບ Class 2 Type III-E Cas7-11 ທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບລະບົບ caspase. ທາດໂປຼຕີນ ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງມີຊື່ Crraspase ຫຼື CRISPR-guided caspase ⁵ (Caspases ແມ່ນ cysteine ​​proteases ທີ່ມີບົດບາດສໍາຄັນໃນ apoptosis ໃນການທໍາລາຍໂຄງສ້າງຂອງເຊນ). ມັນມີຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ມີທ່າແຮງໃນຂົງເຂດຕ່າງໆເຊັ່ນການປິ່ນປົວ gene ແລະການວິນິດໄສ. Craspase ແມ່ນ RNA-guided ແລະ RNA-targeted ແລະບໍ່ໄດ້ມີສ່ວນຮ່ວມກັບລໍາດັບ DNA. ມັນສາມາດເປົ້າຫມາຍແລະທໍາລາຍ mRNA ແລະ ທາດໂປຼຕີນ ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດທາງພັນທຸກໍາທີ່ແຕກຕ່າງກັນຢ່າງຖືກຕ້ອງໂດຍບໍ່ມີຜົນກະທົບນອກເປົ້າຫມາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ການກໍາຈັດພັນທຸກໍາທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບພະຍາດແມ່ນເປັນໄປໄດ້ໂດຍການແຕກແຍກໃນລະດັບ mRNA ຫຼືທາດໂປຼຕີນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອເຊື່ອມໂຍງກັບ enzyme ສະເພາະ, Craspase ຍັງສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອດັດແປງຫນ້າທີ່ຂອງທາດໂປຼຕີນ. ເມື່ອຟັງຊັນ RNase ແລະ protease ຂອງມັນຖືກລຶບອອກ, Craspase ຈະຖືກປິດໃຊ້ງານ (dCraspase). ມັນບໍ່ມີຫນ້າທີ່ຕັດແຕ່ຜູກກັບ RNA ແລະລໍາດັບທາດໂປຼຕີນ. ດັ່ງນັ້ນ, dCraspase ສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ໃນການວິນິດໄສແລະຮູບພາບເພື່ອຕິດຕາມແລະວິນິດໄສພະຍາດຫຼືໄວຣັສ.  

Craspase ແມ່ນລະບົບ CRISPR-Cas ທໍາອິດທີ່ສະແດງຫນ້າທີ່ແກ້ໄຂທາດໂປຼຕີນ. ມັນຍັງເປັນລະບົບທໍາອິດທີ່ສາມາດແກ້ໄຂທັງ RNA ແລະທາດໂປຼຕີນ. ຂອງມັນ ດັດແກ້ gene ຟັງຊັນມາຢູ່ໃນຜົນກະທົບ off-target ຫນ້ອຍທີ່ສຸດແລະບໍ່ມີບັນຫາການສືບທອດ. ດັ່ງນັ້ນ, Craspase ມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປອດໄພກວ່າໃນການນໍາໃຊ້ທາງດ້ານການຊ່ວຍແລະການປິ່ນປົວຫຼາຍກ່ວາລະບົບ CRISPR- Cas ອື່ນໆທີ່ມີຢູ່ໃນປັດຈຸບັນ. ^4,5.    

ເນື່ອງຈາກວ່າ Crspase ເອົາຊະນະຂໍ້ຈໍາກັດຈໍານວນຫຼາຍຂອງລະບົບ CRISPR-Cas ທີ່ມີຢູ່ແລ້ວ, ມັນມີທ່າແຮງທີ່ຈະປະຕິວັດການປິ່ນປົວ gene, ການວິນິດໄສແລະການຕິດຕາມ, ການຄົ້ນຄວ້າທາງຊີວະພາບ, ແລະການປັບປຸງການປູກພືດ. ການຄົ້ນຄວ້າເພີ່ມເຕີມແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອພັດທະນາລະບົບການຈັດສົ່ງທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້ເພື່ອເປົ້າຫມາຍພະຍາດທີ່ເຮັດໃຫ້ເກີດ genes ໃນຈຸລັງຢ່າງແນ່ນອນກ່ອນທີ່ຈະພິສູດຄວາມປອດໄພແລະປະສິດທິພາບໃນການທົດລອງທາງດ້ານການຊ່ວຍ.   

*** 

ເອກະສານ:  

1. Gostimskaya, I. CRISPR–Cas9: ປະຫວັດຂອງການຄົ້ນພົບຂອງມັນແລະການພິຈາລະນາດ້ານຈັນຍາບັນຂອງການນໍາໃຊ້ຂອງມັນໃນການແກ້ໄຂ Genome. ຊີວະເຄມີ Moscow 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. Chao Li et al 2022. ເຄື່ອງມືການຄຳນວນ ແລະຊັບພະຍາກອນສຳລັບການດັດແກ້ CRISPR/Cas Genome. Genomics, Proteomics & Bioinformatics. ວາງຈຳໜ່າຍອອນລາຍໃນວັນທີ 24 ມີນາ 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. RNA-targeting ລະບົບ CRISPR-Cas. Nat Rev Microbiol 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. Chunyi Hu et al 2022. Craspase ແມ່ນ CRISPR RNA-guided, RNA-activated protease. ວິທະຍາສາດ. 25 ສິງຫາ 2022. ສະບັບ 377, ສະບັບ 6612. ຫນ້າ 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. Huo, G., Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: A Novell CRISPR/Cas dual gene editor. Functional & Integrative Genomics 23, 98 (2023). ຈັດພີມມາ: 23 ມີນາ 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***