Tin tức Vũ trụ TV

Nghiên cứu đột phá: Con người không phải là người đầu tiên tái sử dụng CRISPR

Ngày:
Th3 25, 2020
Tóm lược:

Con người chúng ta còn lâu mới khai thác được lợi ích của CRISPR. Nghiên cứu đột phá đã giúp xác định lại CRISPR là gì. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng ký sinh trùng vi khuẩn nguyên thủy đã vũ khí hóa CRISPR để tham gia vào cuộc chiến chống lại nhau. Khám phá này mở ra khả năng lập trình lại CRISPR để chống lại vi khuẩn đa kháng thuốc.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Rafael Pinilla-Redondo
Rafael Pinilla-Redondo

Trong những năm gần đây, sự phát triển của các công nghệ CRISPR và kéo chỉnh sửa gen nói riêng đã gây bão trên toàn thế giới. Thật vậy, các nhà khoa học đã học được cách khai thác các hệ thống tự nhiên thông minh này trong các ngành công nghệ sinh học và dược phẩm trong số các lĩnh vực khác.

Nghiên cứu mới của Đại học Copenhagen cho thấy chúng ta không phải là người đầu tiên tìm ra cách khai thác lợi ích của kỹ thuật CRISPR. Rõ ràng, ký sinh trùng vi khuẩn nguyên thủy đã làm như vậy trong hàng triệu năm.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu mô tả ít nhất và bí ẩn nhất trong sáu hệ thống CRISPR-Cas được tìm thấy trong tự nhiên – Loại IV CRISPR-Cas. Ở đây, họ phát hiện ra những đặc điểm khác biệt hoàn toàn với những đặc điểm trong các hệ thống khác.

Xác định lại CRISPR

“Cho đến gần đây, CRISPR-Cas được cho là một hệ thống phòng thủ được sử dụng bởi vi khuẩn để bảo vệ bản thân trước các loại ký sinh trùng xâm nhập như virus, giống như hệ thống miễn dịch của chính chúng ta bảo vệ chúng ta. Tuy nhiên, có vẻ như CRISPR là một công cụ có thể được sử dụng cho các mục đích khác nhau của các thực thể sinh học đa dạng, ” Theo Rafael Pinilla-Redondo, 28 tuổi, tiến sĩ tại Khoa Sinh học của UCPH, người đứng đầu nghiên cứu.

Một trong những thực thể sinh học này là các plasmid – các phân tử DNA nhỏ thường hoạt động giống như ký sinh trùng và, giống như virus, đòi hỏi một vi khuẩn chủ để tồn tại.

“Ở đây chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng cho thấy một số plasmid sử dụng hệ thống CRISPR-Cas loại IV để chống lại các plasmid khác cạnh tranh với cùng một loại vi khuẩn. Điều này rất đáng chú ý vì khi làm như vậy, plasmid đã xoay sở được hệ thống. Thay vì bảo vệ vi khuẩn khỏi chúng, ký sinh trùng, CRISPR được khai thác để thực hiện một nhiệm vụ khác, “Pinilla-Redondo, nói thêm:

“Điều này tương tự như cách một số loài chim cạnh tranh cho vị trí làm tổ tốt nhất trên cây hoặc cách cua ẩn sĩ chiến đấu để giành quyền sở hữu vỏ.”

“Một nhận thức khiêm tốn”

Phát hiện này thách thức khái niệm rằng các hệ thống CRISPR-Cas chỉ có một mục đích trong tự nhiên, đó là hoạt động như hệ thống miễn dịch ở vi khuẩn. Theo Rafael Pinilla-Redondo, phát hiện này đưa ra một số quan điểm bổ sung:

Con người chúng ta mới chỉ bắt đầu khai thác các hệ thống CRISPR-Cas của tự nhiên nhưng hóa ra chúng ta không phải là loài đầu tiên. Những” ký sinh nguyên thủy” này đã sử dụng chúng trong hàng triệu năm, từ lâu trước cả con người hiện thực hóa.

Chúng ta có thể sử dụng nó để làm gì?

Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng các hệ thống này có thể được sử dụng để chống lại một trong những mối đe dọa lớn nhất đối với nhân loại: vi khuẩn đa kháng thuốc. Hàng trăm ngàn người chết vì vi khuẩn MDR mỗi năm.

Vi khuẩn trở nên kháng kháng sinh bằng cách thu nhận các gen khiến chúng kháng lại điều trị bằng kháng sinh. Rất thường xuyên, điều này xảy ra khi các plasmid vận chuyển các gen kháng kháng sinh từ vi khuẩn này sang vi khuẩn khác.

Khi hệ thống này dường như đã phát triển để tấn công các plasmid đặc biệt, điều hợp lý là chúng ta có thể tái sử dụng nó để chống lại các plasmid mang gen kháng kháng sinh. Điều này có thể đạt được vì có thể lập trình CRISPR để nhắm vào những gì người ta muốn.

SỰ THẬT:

  • Trong tự nhiên, CRISPR-Cas là hệ thống miễn dịch thích nghi được vi khuẩn sử dụng để cắt DNA xâm nhập ký sinh trùng di truyền.
  • Có sáu loại hệ thống CRISPR-Cas xuất hiện tự nhiên. Nghiên cứu mới cho thấy CRISPR-Cas loại IV – không giống như các loại CRISPR-Cas đã biết khác – không được tìm thấy trong bộ gen của vi khuẩn nhưng trong vật liệu di truyền của plasmid. Plasmid là yếu tố di truyền ký sinh đòi hỏi một vi khuẩn chủ để tồn tại.
  • Trong số những thứ khác, các nhà nghiên cứu đã xác định một số loại phụ và biến thể mới của hệ thống CRISPR-Cas loại IV.
  • Một số bài báo gần đây của các nhà nghiên cứu khác cũng đề xuất rằng các loại yếu tố di truyền khác nhau (một nhóm các thực thể di truyền có plasmid) sử dụng các thành phần CRISPR-Cas để thực hiện các nhiệm vụ khác ngoài bảo vệ vi khuẩn khỏi virus.
  • Bài báo nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học Nucleic Acids Research .
  • Nghiên cứu được thực hiện bởi: Rafael Pinilla-Redondo, David Mayo-Muñoz, Jacob Russel, Roger A. Garrett và Søren J. Sørensen từ Khoa Sinh học tại Đại học Copenhagen; Lennart Randau từ Philipps-Universität Marburg, Đức và Shiraz A. Shah từ Trung tâm hen suyễn trẻ em Đan Mạch tại Bệnh viện Herlev và Gentofte, Đại học Copenhagen. Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Quỹ nghiên cứu độc lập Đan Mạch; Chương trình Tandem của Novo Nordisk Foundation; Quỹ Lundbeck; Deutsche Forschungsgemeinschaft; Vùng thủ đô của Đan Mạch và “Chương trình khoa học sinh học cơ bản” của Quỹ Novo Nordisk.

Nguồn truyện:

Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Copenhagen . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.


Tạp chí tham khảo :

  1. Shiraz A Shah, Søren J Sørensen, Lennart Randau, Roger A Garrett, Jakob Russel, David Mayo-Muñoz, Rafael Pinilla-Redondo. Các hệ thống Cas CRISPRIP loại IV rất đa dạng và tham gia cạnh tranh giữa các plasmid . Nghiên cứu axit nucleic , 2020; 48 (4): 2000 DOI: 10.1093 / nar / gkz1197

Bài viết liên quan

Bài viết khác