Использование CRISPR / Cas9 для опосредованного редактирования генов сочинение пример

ООО "Сочинения-Про"

Ежедневно 8:00–20:00

Санкт-Петербург

Ленинский проспект, 140Ж

Сочинение на тему Использование CRISPR / Cas9 для опосредованного редактирования генов

CRISPR / Cas9-опосредованное редактирование генов

CRISPR / Cas9 – это метод редактирования генов, основанный на механизмах репарации эндонуклеазы и эукариот. Сокращения для кластерных регулярно пересекающихся коротких палиндромных повторов1, CRISPR изначально существовал как естественный иммунитет бактерий против вирусной инфекции. С момента открытия CRISPR исследователи смогли идентифицировать, изолировать и модифицировать механизм CRISPR и его соответствующей нуклеазы, чтобы превратить его в новый мощный инструмент для редактирования генов1. В документе будет представлен обзор происхождения CRISPR, открытия комплекса CRISPR / Cas9, потенциальных применений, преимуществ и ограничений CRISPR / Cas9 и методов его доставки, а также перспективы использования технологии CRISPR / Cas9.

CRISPR относится ко многим различным локусам в геноме бактерий. Локусы CRISPR происходят из ДНК вирусов, которые заражают бактерию-хозяина. Бактерия способна включать фрагменты вирусной ДНК в свой собственный геном с целью экспрессии небольших сегментов РНК, известной как РНК, производная от CRISPR (кРНК) 1. Затем производная от CRISPR РНК образует комплекс с CRISPR-ассоциированными белками (Cas) 1, который способен нацеливаться и расщеплять вирусную ДНК. Специфическая кРНК позволяет нацеливаться на вирусную ДНК посредством образования пар оснований1, а затем Cas действует для расщепления вирусной ДНК1, которая нарушает репликацию вируса и обеспечивает иммунитет к бактерии. Есть много CRISPR-ассоциированных белков, вовлеченных в иммунитет CRISPR, которые выполняют широкий спектр функций. При редактировании гена CRISPR белок CRISPR, связанный с 9, является нуклеазой, ответственной за расщепление ДНК-мишени.

CRISPR был первоначально идентифицирован в 1987 году Ишино и др., хотя в то время это была только уникальная структура, которая была отмечена. В 2002 году функция CRISPR была определена в документе Jansen и Mojica2. Десять лет спустя Jinek et al. представил эндонуклеазный комплекс CRISPR / Cas9. Jinek et al. идентифицировали ключевые компоненты CRISPR и смогли продемонстрировать способность специфически нацеливаться на любую последовательность ДНК для расщепления1. Ключевой частью их открытия была идентификация кРНК и транс-действующей антисмысловой РНК (tracrRNA) в качестве РНК, используемых в иммунном ответе CRISPR S. pyogenes1. Jinek et al. смогли разработать новую «единую химерную направляющую РНК» (sgRNA), которая объединила кРНК и tracrRNA, естественным образом обнаруженные в S. pyogenes. Они также должны были идентифицировать Cas9 как действующую эндонуклеазу в комплексе, способном создавать двухцепочечные разрывы в целевой вирусной ДНК1. Сконструированная sgRNA в CRISPR / Cas9 способна нацеливаться на любую 20-нуклеотидную последовательность ДНК при условии, что ДНК-мишень содержит еще один ключевой компонент механизма. Для того чтобы Cas9 активировал и выполнял расщепление целевой ДНК, Jinek et al. определили необходимость присутствия прото-спейсерного соседнего мотива (PAM) сразу после 20-нуклеотидной последовательности-мишени1. PAM представляет собой трехнуклеотидную последовательность, состоящую из любого нуклеотида, за которым следуют два глицин-нуклеотида. Используя созданный комплекс CRISPR / Cas9, исследователи могут использовать механизмы биологической репарации ДНК для введения или удаления генов после достижения двухцепочечного разрыва (DSB) с помощью Cas91.

Двумя механизмами, используемыми при CRISPR / Cas9-опосредованном редактировании генов, являются негомологичное концевое соединение или (NHEJ) и гомологичное восстановление (HDR) 3. В NHEJ DSB ремонтируются без помощи гомологичной цепочки шаблонов. Две нити ДНК повторно лигируются в точке разрыва с возможностью вставок или делеций в ходе процесса. Хотя NHEJ способен вставлять экзогенную ДНК во время репарации, он обычно приводит к удалению эндогенной ДНК1. Это означает, что NHEJ лучше подходит для производства нокаутированных организмов. Другой механизм, HDR, требует гомологичной матричной цепи ДНК, из которой делается копирующая цепь для восстановления DSB. HDR можно использовать путем введения и создания гомологичной матричной цепи, которая содержит мутированную форму восстанавливаемого гена. Из-за природы HDR, он лучше подходит для создания организмов, которые попадают в организм1.

CRISPR / Cas9 – это прогресс по сравнению с современными технологиями, потому что он предлагает большую простоту, меньшую стоимость и большую эффективность, чем существующие методы1. Применения CRISPR / Cas9 широко распространены и включают, но не ограничиваются ими, создание моделей на животных, генную терапию и вмешательство / активацию гена CRISPR2. Недостатки использования CRISPR / Cas9 связаны с потенциальными побочными эффектами, которые возникают из-за незначительных различий в последовательностях PAM или случайно введенных вставок или удалений во время восстановления DSB. Другим недостатком является требование PAM. Хотя любая 20-нуклеотидная последовательность может быть мишенью, расщепление будет происходить только в присутствии последовательности PAM2.

Перспективы CRISPR / Cas9 поразительны, количество исследовательских работ по CRISPR / Cas9 с момента его открытия возросло до почти 800 опубликованных работ, количество патентов, связанных с CRISPR, поданных в 2014 году, превысило 150, и, возможно, наиболее Многообещающий показатель: объем финансирования исследований CRISPR в 2014 году увеличился более чем в четыре раза по сравнению с предыдущим годом4. Статья, опубликованная в журнале Forbes, показала, что в 2015 году их число увеличилось как минимум вдвое. Объем финансирования, направляемого на исследования CRISPR, во многом связан с волнением по поводу его потенциального использования в генной терапии. Предварительные исследования показали потенциальные препятствия на пути доставки CRISPR / Cas9. Одна группа исследователей попыталась провести генную терапию in vivo на группе мышей и имела удручающий показатель успеха 0,4%, это было главным образом из-за требуемого метода доставки. Чтобы доставить лечение печени мышей, исследователи должны были накачать большие объемы жидкости в кровеносную систему мышей4. Этот метод доставки не подходит для более крупных животных. Тем не менее, CRISPR / Cas9 остается чрезвычайно перспективным в мире генной терапии, особенно с учетом того, что его величайшим недостатком является отсутствие эффективных методов доставки.

Поделиться сочинением
Ещё сочинения
Нет времени делать работу? Закажите!

Отправляя форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой ваших персональных данных.