CRISPR, hücrelerin veri kaydedicilere dönüştürülmesini sağladı

Yaşamın en temel süreçlerini yakından görmek için gen düzenleme aracı kullanılabilir.


E.coli bakteri plazmidleri hücresel verileri kaydedebilen sistemlere dönüştürülmüştür.

Kaynak: Gopal Murti / SPL


Araştırmacılar popüler gen düzenleme aracı CRISPR-Cas9’u ile DNA’yı hücrelerdeki olayların süresini ve sıralamasını belgeleyen hassas bir kayıt cihazı haline getirmek için kullandılar. Bununla da yetinmeyip, aynı genomdaki bilgileri silip tekrar kaydettiler.

15 Şubat’ta Science’da yayınlanan bu çalışma, son birkaç yıldır araştırma laboratuarlarında ortaya çıkan diğer CRISPR tabanlı hücresel kayıt cihazları arasında yerini aldı. Bu kaydediciler, gen ifadesinde değişiklikleri izleyebilir, bir hücrenin bireysel aile soyunu izleyebilir veya çevresel koşullardaki kaymaları izleyebilir.

Berlin’deki Max Delbrück Moleküler Tıp Merkezi’ndeki bir sistem biyologu Jan Philipp Junker, “Genomun muazzam kayıt kapasitesine sahip olduğu açıktır” diyor. “CRISPR ile nihayet kullanacak araçlarımız var.”

Araştırmacılar CRISPR-Cas9 makinesiyle yeni yöntemler geliştirmeye çalışıyorlar. Science’da yayınlanan iki bildiri, CRISPR’ın hastalığa neden olan virüsleri tespit etmek için nasıl kullanılabileceğini açıklamaktadır.

Harvard Üniversitesi’nden kimya mühendisi David Liu, hücresel kayıt cihazları için ilham kaynağı birçok uçaktaki uçuş verileri kaydedicileriydi. “Tıpkı bir uçuş verisi kaydedicisi, bir uçağın başına gelen olayları kaydettiğinde, hücre veri kaydedicileri, hücrenin maruz kaldığı uyarıları veya hücre sinyallemesinde değişiklikleri izlemek için kullanılabilir” diyor.


Araştırmacılar, genellikle, bir rehber RNA olarak adlandırılan RNA’nın kısa bir fragman dizisi tarafından dikte edilen bir bölgede DNA kesmek için Cas9 enzimini yönlendirerek DNA dizilerini değiştirmek için CRISPR-Cas9’u kullanır. Birçok organizmada bu DNA kopmaları daha sonra orijinal DNA dizisini değiştirecek şekilde hücreler tarafından onarılır.

Liu ve meslektaşı olan kimyager Weixin Tang, aynı zamanda, Cas9’un plazmid denilen dairesel molekülleri kullanan bir hücresel kayıt cihazı mühendisliği için DNA’yı dilimleme yeteneğinden yararlandı. Plazmidler, bazen tek bir hücrede yüzlerce kopya üreterek bakteri hücreleri içinde çoğalırlar.

Liu ve Tang, böyle bir plazmitteki üç DNA harfini değiştirdiler, böylece bir rehber RNA tarafından hedeflenen bir dizi içeriyordu. Ayrıca Cas9’u yalnızca belirli bir antibiyotik varlığında ifade etmek için bakteri geliştirdiler ve tüm sistemi CAMERA1 olarak adlandırdılar.

Bakteriler, Cas9 tarafından yapılan zararı düzeltmek için memeli hücreleri tarafından kullanılan DNA-onarım mekanizmalarının bazılarından yoksundur. Bunun yerine, plazmid Cas9 tarafından hedeflendiğinde bozunur.

Sonra bir başka plazmid kayıp birinin yerine geçmek için çoğaltır.

Liu ve Tang, hem değiştirilmiş hem de normal plasmidleri hücrelere yerleştirdiler ve ikisinin göreli oranını ölçtüler. Değiştirilmiş plasmid oranı, antibiyotik ile tedavi edilen hücrelerde düştü, çünkü hücreler değiştirilmiş plazmitleri parçalamaya başlamıştı.

Sonuç olağandışı derecede hassas bir kaydediciydi: Liu ve Tang, ondan az bakteri hücresinden bu bilgileri okuyabiliyordu. Değişimin büyüklüğü mevcut antibiyotik miktarını ve maruz kalma süresini yansıttı. Liu ve Tang aynı zamanda değiştirilmiş plazmid ile değiştirilmiş plazmid arasındaki oranı sıfırlamak için ilk kayıtları silmek ve hücreyi aynı plazmid setini kullanarak bir sonraki olayı belgelemek üzere hazırlamak için yöntemler geliştirdi.


Saat tutmak

Ardından daha fazla kaydedici oluşturmak için ilerlediler. Biri, CAMERA2 olarak adlandırılan, 2016 yılında Liu’nun laboratuar4 tarafından geliştirilen ve genomun her iki ucunu da koparmadan tekli DNA harflerini değiştirebilen modifiye CRISPR sistemlerine ‘taban düzenleyiciler’ denir. Liu ve Tang CAMERA2’yi, ışık ve virüslere maruz kalma ve oluşma sırası da dahil olmak üzere, bakteri hücrelerinde dört farklı uyarıyı kaydetmek için kullandılar.

Araştırmacılar aynı zamanda CAMERA2’yi memeli hücrelerinde çalışacak şekilde değiştirdiler, plazmid yerine doğrudan genomda değişiklikleri kaydettiler. Tang ve meslektaşları hücrelerin belirli kimliklere nasıl geçtiği konusunda sorulara cevap bulmak için sistemi kullanmayı umuyorlar.

KAMERA kaydedicileri, geliştirilmekte olan bir dizi diğer hücresel kayıt cihazına katılacaktır. New York’taki Columbia Üniversiesi Tıp Merkezi’nden Sentetik biyolog Harris Wang, mikropları gutta incelemek için kullanmayı umduğu sistemleri geliştiriyor.

Junker’ın laboratuarı, zebrafish’teki tek tek hücrelerin gelişim yollarını izlemek için kullanmayı planladığı bir kaydedici üzerinde çalışıyor. İlk olarak, iki yıl önce bu  yaklaşımı düşündüm diyor. Junker, “Bunun egzotik bir fikir olduğunu düşündüm” diyor. “Ve birden herkes yapıyor.”

Kaynaklar ve İleri Okuma:


”https://www.nature.com/articles/d41586-018-02068-0?utm_source=fbk_nr&utm_medium=social&utm_campaign=naturemarketing”

doi: 10.1038 / d41586-018-02068-0

zvr
Bu içeriğe emoji ile tepki ver !

Yönetici

Moleküler Biyoloji ve Genetik

Bir Cevap Yazın