ஜெரோல்ட் ஷாங்கின் ஆய்வகத்தில், ஜூரிச் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் புரதப் பொறியியல் மற்றும் AI மாதிரியைப் பயன்படுத்தி TnpB என்ற புரதத்தை மரபணுத் திருத்தத்திற்கு மிகவும் பயனுள்ளதாக மாற்றியுள்ளனர். கடன்: Christian Reichenbach
CRISPR-Cas என்பது உயிரினங்களில் மரபணுக்களை திருத்த, செருக, நீக்க அல்லது ஒழுங்குபடுத்த ஆராய்ச்சி மற்றும் மருத்துவத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. TnpB இந்த நன்கு அறியப்பட்ட “மரபணு கத்தரிக்கோலின்” மூதாதையராகும், ஆனால் இது மிகவும் சிறியது மற்றும் செல்களுக்குள் கொண்டு செல்ல எளிதானது.
புரதப் பொறியியல் மற்றும் AI அல்காரிதம்களைப் பயன்படுத்தி, ஜூரிச் பல்கலைக்கழக ஆராய்ச்சியாளர்கள் இப்போது டிஎன்பிபி திறன்களை மேம்படுத்தி, டிஎன்ஏ எடிட்டிங்கை மிகவும் திறமையாகவும் பல்துறையாகவும் மாற்றியுள்ளனர், இது எதிர்காலத்தில் அதிக கொழுப்புக்கான மரபணுக் குறைபாட்டிற்கு சிகிச்சை அளிக்க வழி வகுக்கிறது. இல் படைப்பு வெளியிடப்பட்டுள்ளது இயற்கை முறைகள்.
புரதம் மற்றும் RNA கூறுகளைக் கொண்ட CRISPR-Cas அமைப்புகள், ஊடுருவும் வைரஸ்களைத் தடுக்க பாக்டீரியாவின் இயற்கையான பாதுகாப்பு பொறிமுறையாக முதலில் உருவாக்கப்பட்டது. கடந்த தசாப்தத்தில், “மரபணு கத்தரிக்கோல்” என்று அழைக்கப்படும் இந்த மறு-பொறியியல் அறிவியல் மற்றும் மருத்துவத்தில் மரபணு பொறியியலில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது.
கருவிகள் நமது டிஎன்ஏவில் ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தைக் கண்டுபிடித்து, மரபணுத் தகவலைத் துல்லியமான முறையில் திருத்துவதற்குத் திட்டமிடலாம். எடுத்துக்காட்டாக, டிஎன்ஏவில் நோயை உண்டாக்கும் பிறழ்வை அதன் ஆரோக்கியமான நிலைக்கு மாற்றலாம்.
மிகவும் சிறிய மரபணு எடிட்டிங் கருவி
காஸ் புரதங்கள் மிகச் சிறிய புரதங்களிலிருந்து உருவானவை என்பது சமீபத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, TnpB காஸ்12 இன் முன்னோடியாகும். காஸ் புரதங்களின் பெரிய அளவு அவற்றை உடலில் உள்ள சரியான செல்களுக்கு வழங்க முயற்சிக்கும்போது சவால்களை உருவாக்குவதால், சமீபத்திய ஆய்வுகள் அவற்றின் சிறிய பரிணாம முன்னோடிகளை மரபணு எடிட்டிங் கருவியாகப் பயன்படுத்த முயற்சித்தன.
இந்த சிறிய மாற்றுகளின் சிக்கல் என்னவென்றால், அவை குறைந்த செயல்திறன் கொண்டவை. சூரிச் பல்கலைக்கழகத்தின் (UZH) மருந்தியல் மற்றும் நச்சுயியல் நிறுவனத்தைச் சேர்ந்த ஜெரால்ட் ஸ்வாங்க் தலைமையிலான ஆராய்ச்சிக் குழு, ETH சூரிச்சின் சகாக்களுடன் சேர்ந்து இந்த தடையை இப்போது சமாளிக்கிறது.
“சிறிய ஆனால் சக்தி வாய்ந்த புரதமான TnpB ஐ பொறியியல் செய்வதன் மூலம், டிஎன்ஏவை மாற்றியமைக்கும் செயல்திறனில் 4.4 மடங்கு அதிகரிப்பைக் காட்டும் ஒரு மாறுபாட்டை எங்களால் வடிவமைக்க முடிந்தது – இது ஒரு மரபணு எடிட்டிங் கருவியாக மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்” என்கிறார் ஸ்வாங்க்.
TnpB புரதங்கள் பல்வேறு பாக்டீரியா மற்றும் ஆர்க்கியாவில் காணப்படுகின்றன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்த TnpB ஆனது Deinococcus radiodurans என்ற பாக்டீரியத்தில் இருந்து வருகிறது. இந்த நுண்ணுயிர் குளிர், நீரிழப்பு, வெற்றிடம் மற்றும் அமிலம் ஆகியவற்றில் உயிர்வாழ்கிறது, மேலும் இது மனிதர்களுக்குத் தெரிந்த கதிர்வீச்சு-எதிர்ப்பு உயிரினங்களில் ஒன்றாகும்.
சிறிய TnpB புரதம் மனித உயிரணுக்களில் மரபணுத் திருத்தத்திற்காக வேலை செய்வதாகக் காட்டப்பட்டது, டிஎன்ஏவை பிணைக்கும் போது அதன் அங்கீகாரத் தேவைகள் காரணமாக குறைந்த செயல்திறன் மற்றும் வரையறுக்கப்பட்ட இலக்கு திறனுடன்.
சிறந்த பிணைப்பு திறன் மற்றும் பரந்த அளவிலான டிஎன்ஏ இலக்கு காட்சிகள்
எனவே, ஆராய்ச்சியாளர்கள் TnpB ஐ மேம்படுத்தினர், இதனால் அது பாலூட்டிகளின் உயிரணுக்களின் DNAவை அசல் புரதத்தை விட திறமையாக திருத்துகிறது.
“கருவியை இரண்டு வழிகளில் மாற்றியமைப்பதே தந்திரமாக இருந்தது: முதலில், அது மிகவும் திறமையாக மரபணு டிஎன்ஏ அமைந்துள்ள கருவுக்குச் செல்கிறது, இரண்டாவதாக, இது மாற்று மரபணு வரிசைகளையும் குறிவைக்கிறது” என்கிறார் கிம் மார்க்வார்ட், Ph.D. . ஷ்வாங்கின் ஆய்வகத்தில் உள்ள மாணவர் மற்றும் ஆய்வின் முதல் ஆசிரியர்.
இலக்கு தளங்களின் டிஎன்ஏ வரிசைகளில் எந்த அம்சங்கள் மரபணு எடிட்டிங் செயல்திறனை தீர்மானிக்கின்றன என்பதை அடையாளம் காண, ஆராய்ச்சியாளர்கள் TnpB ஐ 10,211 வெவ்வேறு இலக்கு தளங்களில் சோதனை செய்தனர். UZH இன் பேராசிரியரான மைக்கேல் க்ரௌதம்மரின் குழுவுடன் இணைந்து, எந்தவொரு இலக்கு தளத்திலும் TnpB எடிட்டிங் செயல்திறனைக் கணிக்கும் திறன் கொண்ட புதிய செயற்கை நுண்ணறிவு மாதிரியை அவர்கள் உருவாக்கினர்.
“வெவ்வேறு சூழ்நிலைகளில் TnpB எவ்வளவு சிறப்பாகச் செயல்படும் என்பதை எங்கள் மாதிரி கணிக்க முடியும், இது வெற்றிகரமான மரபணு எடிட்டிங் சோதனைகளை எளிதாகவும் வேகமாகவும் வடிவமைக்கிறது. இந்தக் கணிப்புகளைப் பயன்படுத்தி, மவுஸ் லிவர்களில் 75.3% மற்றும் சுட்டி மூளையில் 65.9% செயல்திறனைப் பெற்றுள்ளோம்” என்று மார்க்வார்ட் மேலும் கூறுகிறார். .
அதிக கொழுப்புக்கான மரபணு குறைபாட்டின் மரபணு திருத்த சிகிச்சை
“விலங்குச் சோதனைகளுக்கு, கருவிகளை மவுஸ் செல்களுக்குள் திறம்படக் கொண்டு செல்ல, மருத்துவ ரீதியாக சாத்தியமான அடினோ-தொடர்புடைய வைரஸ் வெக்டர்களைப் பயன்படுத்த முடிந்தது. அதன் சிறிய அளவு காரணமாக, TnpB மரபணு எடிட்டிங் சிஸ்டம் ஒற்றை வைரஸ் துகள்களாக தொகுக்கப்படலாம்,” என்று மார்க்வார்ட் கூறுகிறார். .
இதற்கு மாறாக, CRISPR-Cas9 கூறுகள் பல வைரஸ் துகள்களில் தொகுக்கப்பட வேண்டும், அதாவது அதிக திசையன் அளவுகள் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.
தற்போதைய திட்டத்தில், குடும்ப ஹைபர்கொலெஸ்டிரோலீமியா நோயாளிகளுக்கு சிகிச்சையளிக்க TnpB கருவியைப் பயன்படுத்த முடியுமா என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஆய்வு செய்தனர். இந்த மரபணு நோய் வாழ்நாள் முழுவதும் கடுமையாக உயர்ந்த கொலஸ்ட்ராலுக்கு வழிவகுக்கிறது, இது உலகளவில் சுமார் 31 மில்லியன் மக்களை பாதிக்கிறது. இந்த நோய் ஆரம்பகால அதிரோஸ்கிளிரோடிக் கார்டியோவாஸ்குலர் நோயின் அபாயத்தை அதிகரிக்கிறது.
“கொலஸ்ட்ரால் அளவைக் கட்டுப்படுத்தும் ஒரு மரபணுவை எங்களால் திருத்த முடிந்தது, இதன் மூலம் சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட எலிகளில் உள்ள கொழுப்பை கிட்டத்தட்ட 80% குறைக்க முடிந்தது. ஹைபர்கொலஸ்டிரோலீமியாவால் பாதிக்கப்பட்ட நோயாளிகளுக்கு சிகிச்சையளிப்பதற்காக மனிதர்களிடமும் இதேபோன்ற மரபணு எடிட்டிங் உத்திகளை உருவாக்குவதே குறிக்கோள்” என்கிறார் ஸ்வாங்க்.
மேலும் தகவல்:
கிம் ஃபேபியானோ மார்க்வார்ட் மற்றும் பலர், மேம்படுத்தப்பட்ட ISDra2 TnpB அமைப்பு மற்றும் ஆழமான கற்றல்-கணிக்கப்பட்ட ωRNAகளுடன் பயனுள்ள மரபணு எடிட்டிங், இயற்கை முறைகள் (2024) DOI: 10.1038/s41592-024-02418-z
சூரிச் பல்கலைக்கழகத்தால் வழங்கப்படுகிறது
மேற்கோள்: காம்பாக்ட் 'ஜீன் கத்தரிக்கோல்' பயனுள்ள மரபணு திருத்தத்தை செயல்படுத்துகிறது, உயர் கொழுப்பு மரபணு குறைபாட்டிற்கு (2024, செப்டம்பர் 23) எதிர்கால சிகிச்சை அளிக்கலாம் -enable-effective.html
இந்த ஆவணம் பதிப்புரிமைக்கு உட்பட்டது. தனிப்பட்ட ஆய்வு அல்லது ஆராய்ச்சி நோக்கத்திற்காக எந்தவொரு நியாயமான டீலிங் தவிர, எழுத்துப்பூர்வ அனுமதியின்றி எந்தப் பகுதியையும் மீண்டும் உருவாக்க முடியாது. உள்ளடக்கம் தகவல் நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே வழங்கப்படுகிறது.