細菌やウイルスの「CRISPR-Cas システム」は、侵入したウイルス配列を特定して破壊します。これは、ウイルス感染から保護するための細菌および古細菌の免疫システムです。 2012 年に、CRISPR-Cas システムは ゲノム 編集ツール。それ以来、幅広い CRISPR-Cas システムが開発され、遺伝子治療、診断、研究、作物改良などの分野で応用が見出されています。しかし、現在利用可能な CRISPR-Cas システムは、オフターゲット編集、予期しない DNA 変異、遺伝性の問題が頻繁に発生するため、臨床用途が限られています。研究者らは最近、mRNA を標的にして破壊できる新しい CRISPR-Cas システムを報告しました。 タンパク質 オフターゲットの影響や遺伝性の問題を引き起こすことなく、さまざまな遺伝病をより正確に関連付けることができます。 Craspase と名付けられたこのシステムは、次のことを示す最初の CRISPR-Cas システムです。 タンパク質 編集機能。また、RNA と RNA の両方を編集できる最初のシステムでもあります。 タンパク質。 Craspase は既存の CRISPR-Cas システムの多くの制限を克服するため、遺伝子治療、診断とモニタリング、生物医学研究、および作物の改良に革命をもたらす可能性があります。
「CRISPR-Cas システム」は、ウイルス感染に対する細菌や古細菌の自然免疫システムで、ウイルス遺伝子の配列を特定し、結合し、分解して保護します。これは、最初の感染後に細菌ゲノムに組み込まれたウイルス遺伝子から転写された細菌 RNA (CRISPR と呼ばれ、侵入ウイルス遺伝子の標的配列を特定します) と関連する破壊因子の 2 つの部分で構成されます。 タンパク質 「CRISPR関連」と呼ばれる タンパク質 (Cas)」は、ウイルス遺伝子内の特定された配列に結合して分解し、細菌をウイルスから保護します。
クリスパー 「クラスター化された規則的に間隔をあけられた短い回文反復」を表します。これは、回文反復を特徴とする転写された細菌 RNA です。
回文反復 (CRISPR) は、以下の配列で最初に発見されました。 E. 大腸菌の 1987 年、フランシスコ モヒカは古細菌でも同様の構造を観察し、これらを細菌と古細菌の免疫システムの一部であると最初に考えたのも彼でした。 1995年、細菌と古細菌の免疫システムの標的はmRNAではなく外来DNAであることが初めて実験的に証明された。ウイルス配列の同定と分解のメカニズムは、そのようなシステムがウイルス配列のツールとして使用できることを示唆しています。 ゲノム編集。 2012 年にゲノム編集ツールとして認識されて以来、CRISPR-Cas システムはしっかりと確立された標準として長い道のりを歩んできました。 遺伝子編集 このシステムは、臨床遺伝子治療を含む生物医学、農業、製薬産業で幅広い応用が見出されています。1,2.
広範囲の CRISPR-Cas システムはすでに特定されており、現在、研究、薬剤スクリーニング、診断、治療のための DNA/RNA 配列のモニタリングと編集に利用可能です。現在の CRISPR/Cas システムは 2 つのクラス (クラス 1 および 2) と 1 つのタイプ (タイプ I ～ XI) に分類されています。クラス XNUMX システムには複数の Ca があります タンパク質 標的に結合して作用するには、機能的複合体を形成する必要があります。一方、クラス 2 システムには大きな Cas が XNUMX つだけあります。 タンパク質 ターゲット配列の結合と分解に使用され、クラス 2 システムが使いやすくなります。一般的に使用されるクラス 2 システムは、Cas 9 Type II、Cas13 Type VI、および Cas12 Type V です。これらのシステムは、オフターゲット影響や細胞毒性などの望ましくない付随的効果を引き起こす可能性があります。3,5.
遺伝子治療 現在の CRISPR-Cas システムに基づくシステムは、オフターゲット編集、大きな DNA 断片の欠失、細胞死につながるオンターゲット部位とオフターゲット部位の両方での大きな DNA 構造変異などの予期せぬ DNA 変異が頻繁に発生するため、臨床用途が限られています。およびその他の継承可能な問題。
クラスパーゼ (または CRISPR 誘導カスパーゼ)
研究者らは最近、カスパーゼ様のクラス 2 タイプ III-E Cas7-11 システムである新しい CRISPER-Cas システムを報告しました。 タンパク質 したがって名付けられました クラスパーゼまたは CRISPR 誘導型カスパーゼ 5 （カスパーゼは、細胞構造を破壊するアポトーシスにおいて重要な役割を果たすシステインプロテアーゼです）。遺伝子治療や診断などの分野に応用できる可能性があります。クラススパーゼは RNA 誘導性および RNA 標的化性であり、DNA 配列には関与しません。 mRNAを標的にして破壊することができ、 タンパク質 オフターゲットの影響を与えることなく、さまざまな遺伝病とより正確に関連付けられます。したがって、疾患に関連する遺伝子の除去は、mRNAまたはタンパク質レベルでの切断によって可能です。また、クラスパーゼを特定の酵素と結合させると、タンパク質の機能を改変するために使用することもできます。 RNase およびプロテアーゼの機能が除去されると、Craspase は失活します (dCraspase)。切断機能はありませんが、RNA およびタンパク質配列と結合します。したがって、dCraspase は、病気やウイルスを監視および診断するための診断および画像処理に使用できます。
Craspase は、タンパク質編集機能を示す最初の CRISPR-Cas システムです。また、RNA とタンパク質の両方を編集できる最初のシステムでもあります。その 遺伝子編集 関数は最小限のオフターゲット効果で実現し、継承可能な問題はありません。したがって、クラスパーゼは、現在利用可能な他の CRISPR-Cas システムよりも臨床使用および治療においてより安全である可能性があります。 4,5.
Craspase は既存の CRISPR-Cas システムの多くの制限を克服するため、遺伝子治療、診断とモニタリング、生物医学研究、および作物の改良に革命をもたらす可能性があります。 臨床試験で安全性と有効性を証明する前に、細胞内の疾患原因遺伝子を正確に標的とする信頼性の高い送達システムを開発するには、さらなる研究が必要です。
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参照：
- Gostimskaya、I. CRISPR–Cas9: その発見の歴史とゲノム編集におけるその使用の倫理的考慮事項。 生化学モスクワ 87、777–788 (2022)。 https://doi.org/10.1134/S0006297922080090
- チャオ・リー ら 2022. CRISPR/Cas ゲノム編集のための計算ツールとリソース。 ゲノミクス、プロテオミクス、バイオインフォマティクス。 24 年 2022 月 XNUMX 日にオンラインで入手可能になります。DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006
- ヴァン・ベルジュー、SPB、サンダース、J.、ロドリゲス・モリーナ、A. 他RNA を標的とする CRISPR-Cas システム。 Nat Rev Microbiol 21、21–34 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y
- 胡春儀 ら 2022. クラスパーゼは、CRISPR RNA 誘導性の RNA 活性化プロテアーゼです。 化学。 25 年 2022 月 377 日。第 6612 巻、第 1278 号。1285-XNUMX ページ。 土井： https://doi.org/10.1126/science.add5064
- Huo, G.、Shepherd, J. & Pan, X. Craspase: 新しい CRISPR/Cas デュアル遺伝子エディター。 機能的および統合的ゲノミクス 23、98 (2023)。 公開日: 23 年 2023 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0
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