CHỈNH SỬA RNA LÀ CÓ THỂ VỚI CRISPR-CAS13
Các nhà khoa học đã mở rộng khả năng của hệ thống CRISPR-Cas để tạo ra những thao tác chính xác trên trình tự RNA trong tế bào người. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Dung hợp một enzyme chỉnh sửa RNA vào một protein Cas nhắm đích RNA đã cho phép các nhà khoa học chỉnh sửa các nucleotide nhất định trên phân tử RNA trong tê bào người. Phương pháp này,được gọi là RNA Editing for Programmable A-to-I replacement (REPAIR), được mô tả hôm 25 tháng 10 trên Science, và có tiềm năng đáp ứng không chỉ như là một công cụ nghiên cứu, mà còn là một liệu pháp điều trị tạm thời cho các đột biến gây bệnh, các nhà nghiên cứu đề xuất. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
“Nghiên cứu này là một nghiên cứu đầy ấn tượng cho thấy khả năng chỉnh sửa RNA để làm thay đổi tiềm năng mã hóa của chúng theo cách có thể lập trình” David Liu, một nhà hóa sinh học tại Đại học Haravrd người mà không liên quan đến đề tài này, viết trong một email gửi cho The Scientist. Ông nói thêm: “Đối với các ứng dụng được giải quyết tốt nhất thông qua sự thay đổi tạm thời trên một trình tự RNA đích, cách tiếp cận này có tiềm năng rất lớn. Chính Liu cũng có một báo cáo cùng ngày đăng trên tạp chí Nature mô tả việc chỉnh sửa nucleotide cụ thể trên DNA bằng một phương pháp tương tự. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Hệ thống CRISPR-Cas9 – một cơ chế miễn dịch kháng virut của vi khuẩn lần đầu tiên được phát hiện trong Streptococcus thermophilus – hiện nay được sử dụng rộng rãi như là một kỹ thuật chỉnh sửa DNA, trong đó DNA nuclease Cas9 được hướng tới cắt bất kỳ trình tự DNA nào được lựa chọn. Bằng cách tìm kiếm các hệ miễn dịch tương tự trong các vi sinh vật khác, một loại enzyme họ hàng với Cas9 gọi là Cas13 (tên gọi ban đầu là C2c2), hồi năm 2016, được phát hiện bởi Feng Zhang và các cộng sự từ Viện Mở của MIT, đã chỉ ra là nhắm đến RNA chứ không phải DNA.Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Feng Zhang, MIT (Cre: MIT news)
Sự phát triển xa hơn của Cas13 đã đưa đến một công bố Nature trước đó cũng tháng 10, trong đó nhóm nghiên cứu của Zhang chỉ ra một thành viên trong họ, Cas13a, có thể được sử dụng trong tế bào động vật có vú để bất hoạt mRNA nhất định với hiệu quả tương tự với RNA can thiệp (RNAi) . Nhóm nghiên cứu cũng đã thiết kế một phiên bản không hoạt động (về mặt xúc tác) của Cas13a, khi được dung hợp với một protein huỳnh quang, có thể được sử dụng để theo dõi các RNA được quan tâm. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Trong nghiên cứu mới, nhóm của Zhang đã hỏi, “Chúng ta có thể làm gì khác với enzyme Cas13 đã vị vô hiệu hóa khả năng xúc tác? » theo lời Omar Abudayyeh, một sinh viên trong phòng thí nghiệm của Zhang và là đồng tác giả của nghiên cứu. Một ý tưởng là dùng tiềm năng nhắm đích RNA của nó để tập hợp một enzyme chỉnh sửa RNA cho phép các nhà nghiên cứu tạo ra các thay đổi nucleotide xác định tại các vị trí cụ thể.
‘RNA editing’ là một dạng cải biến bản phiên mã có liên quan, giữa nhiều thứ khác, điều khiển sự thay thế nucleotide bằng hoạt tính enzyme. Các enzyme gọi là deaminase adenosine hoạt động trên RNA (ADAR) là ví dụ, biến adenosine thành inosine – một nucleotide có chức năng tương đương với guanosine. Nhóm nghiên cứu của Zhang đã tạo ra một protein dung hợp giữa domain xúc tác của ADAR và một Cas13b – một thành viên khác trong gia đình Cas13 – có khả năng nhắm vào bất kỳ RNA quan tâm nào trong tế bào người. Thật vậy, họ sử dụng nó để khắc phục hai đột biến G>A gây 2 bệnh – một là gây ra một dạng bệnh tiểu đường, và một là nguyên nhân gây của bệnh thiếu máu Fanconi – trong hai mRNA khác nhau. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Về mặt lý thuyết, đối với một số bệnh di truyền nhất định, việc chỉnh sửa hệ gen để khắc phục đột biến một cách hoàn toàn có thể được mong muốn nhiều hơn. Tuy nhiên, việc chỉnh sửa RNA có thể là điều được ưu tiên hơn “trong những tình huống chỉ cần những thay đổi biểu hiện gen trong thời gian ngắn”, nhà sinh vật học Mitchell O’Connell của Đại học Rochester ở New York, người đã không tham gia nghiên cứu gợi ý. Ví dụ, ông liệt kê “cấy ghép nội tạng, có thể cần đến một giai đoạn ngắn ngăn chặn sự đào thải, giảm viêm tạm thời, và một số bệnh cấp tính nhất định.” Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Theo O’Connell, sức mạnh tức thời của hệ thống REPAIR như là một công cụ nghiên cứu. Tạo ra những thay đổi trình tự cụ thể vào các phân tử RNA có thể cho phép các nhà nghiên cứu trả lời các câu hỏi về các cơ chế cắt nối thay đổi (alternative splicing), dịch mã, và thậm chí là chỉnh sửa, ông nói. “Có rất nhiều góc nhìn.”
Eugene Koonin thuộc Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia (NCBI), người cũng không tham gia vào nghiên cứu, cho biết công cụ này có thể được phát triển hơn nữa. “Bài báo này không phải là đoạn cuối đường”, ông nói. Có thể là Cas13b có khả năng được kết hợp với một loạt các enzym chỉnh sửa cho phép thay đổi hàng loạt trình tự khác nhau. Các khả năng là rất lớn, Koonin nói, và “điều tốt nhất vẫn chưa đến.”
Nghiên cứu được công bố D.B.T. Cox et al., “RNA editing with CRISPR-Cas13,” Science, doi:10.1126/science.aaq0180, 2017. Chỉnh sửa RNA là có thể với CRISPR-Cas13
Tham khảo từ bài viết The-Scientist
Iceberg (dịch)
www.tapchisinhhoc.com
No Responses