Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Đoạn phim ngắn đầy ngoạn mục này cho thấy CRISPR đang chỉnh sửa DNA trong thời gian thực
Điều này chưa bao giờ được quan sát thấy trước đây
Bạn muốn thấy cái gì đó khiến các nhà khoa học kinh ngạc? Hãy tận mắt nhìn vào video này, cho thấy một quan sát trực tiếp CRISPR-Cas9 đang cắt đôi một đoạn DNA trong thời gian thực.
Nó xử lý chính xác các nhà khoa học dự đoán CRISPR sửa đổi DNA, nhưng video hạt này là lần đầu tiên quan sát trực tiếp quá trình này. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Đoạn video này được trình bày cho một nhóm các nhà khoa học tại hội nghị CRISPR 2017 ở Big Sky, Montana vào tháng 6 năm ngoái bởi nhà sinh học cấu trúc Osamu Nureki thuộc Đại học Tokyo.
CRISPR-Cas9 đã tạo ra làn sóng trong những năm gần đây như một công cụ để chỉnh sửa bộ gen. Nó bao gồm một họ các chuỗi DNA tạo thành một phần của hệ miễn dịch của vi khuẩn. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Khi CRISPR được lấp đầy bởi DNA của virus, nó tự sao chép thành các đoạn RNA ngắn được gọi là RNA dẫn đường (gRNA)g. Các enzyme Cas sẽ theo gRNA đi khắp các tế bào, và khi nó tìm thấy DNA phù hợp với gRNA, nó sẽ phân hủy DNA bằng cách cắt – giống như một chiếc kéo phân tử. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Năm 2012, các nhà khoa học đã chứng minh tiềm năng của hệ thống CRISPR-Cas9. Bằng cách mã hóa có chủ đích CRISPR với DNA cụ thể, hệ thống có thể được sử dụng để chỉnh sửa bộ gen với khả năng nhắm đặc hiệu.
Nó đã được chứng minh là hoạt động trên nhiều loài, và cho đến nay đã được sử dụng để điều trị bệnh di truyền ở chuột, thay đổi màu sắc của hoa, loại bỏ HIV, kết quả tìm kiếm cho CRISPR trong động vật sống, làm chậm sự phát triển của tế bào ung thư và loại bỏ một gen gây ra bệnh tim bệnh từ phôi người. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Nhưng việc theo dõi trực tiếp CRISR đang hoạt động chưa bao giờ được thực hiện tính đến thời điểm hiện tại. Các nhà khoa học biết nó hoạt động, bởi vì họ thu được kết quả, nhưng cơ chế mà theo đó nó hoạt động, cho đến bây giờ, về cơ bản chỉ là giả thuyết. Thứ đang diễn ra chỉ đơn giản là quá nhỏ đối với các phương pháp xác định hình ảnh thông thường. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Để giải quyết vấn đề này, Nureki và nhóm của ông đã sử dụng một kỹ thuật được gọi là high-speed atomic force microscopy (AFM – tạm dịch kính hiển vi ép nguyên tử tốc độ cao). Một AFM bao gồm một đầu dò vuốt nhọn ở phần đầu tự do của một dầm chìa (cantilever). Đầu dò hạ xuống về phía bề mặt và có thể bị dao động qua lại.
Khi đó, một chùm tia laser phát hiện những thay đổi nhỏ của sự dao động lệch hướng của dầm chìa khi nó di chuyển qua các tính năng bề mặt gồ lên. Những thay đổi này được ghi lại để tạo ra hình ảnh của đầu dò đang quét.
Một trong những nhà nghiên cứu của nhóm, Hiroshi Nishimasu, đã đăng video lên Twitter. Các đốm vàng là Cas9, các sợi nâu là DNA. Phải mất sau đó vài giây để CRISPR-Cas9 cắt hoàn toàn mạch DNA sau khi đã tách hai mạch đôi. Quan sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Đây là một trong những hình ảnh khoa học tuyệt vời nhất mà chúng ta từng thấy. Phản hồi về công trình này còn vượt xa hơn bất cứ bài báo nào ông đã công bố, kể cả những báo cáo từng đăng trên tạp chí uy tín hàng đầu như Nature và Cell. Thực tế, ông cho biết, nhóm đã đệ trình video này cho những tạp chí hàng đầu, song họ đã từ chối vì cho rằng nó thiếu tính mới lạ – điều này có lẽ là đúng.
Single-molecule movie of DNA search and cleavage by CRISPR-Cas9. pic.twitter.com/3NQxmbvzJF
— hnisimasu (@hnisimasu) November 10, 2017
Nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí Nature Communications. an sát hoạt động của hệ thống CRISPR-Cas
Nguồn tham khảo
https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/11/crispr-video-real-time/545603/
Đọc thêm: Chỉnh sửa đột biến điểm bằng CRISPR
iceberg(dịch)
tapchisinhhoc.com
