क्रॅस्पेस: एक नवीन सुरक्षित “CRISPR – Cas System” जी जीन्स आणि प्रथिने दोन्ही संपादित करते  

जीवाणू आणि विषाणूंमधील “CRISPR-Cas सिस्टीम” आक्रमण करणाऱ्या विषाणूंच्या अनुक्रमांना ओळखतात आणि नष्ट करतात. व्हायरल इन्फेक्शन्सपासून संरक्षण करण्यासाठी हे जीवाणूजन्य आणि पुरातन प्रतिरक्षा प्रणाली आहे. 2012 मध्ये, CRISPR-Cas प्रणालीला अ जीनोम संपादन साधन. तेव्हापासून, CRISPR-Cas प्रणालीची विस्तृत श्रेणी विकसित केली गेली आहे आणि जीन थेरपी, डायग्नोस्टिक्स, संशोधन आणि पीक सुधारणा यासारख्या क्षेत्रांमध्ये अनुप्रयोग आढळले आहेत. तथापि, सध्या उपलब्ध असलेल्या सीआरआयएसपीआर-कॅस सिस्टीमचा मर्यादित क्लिनिकल वापर आहे ज्यामुळे लक्ष्य-बाह्य संपादन, अनपेक्षित डीएनए उत्परिवर्तन आणि अनुवांशिक समस्या वारंवार घडतात. संशोधकांनी अलीकडेच एक नवीन CRISPR-Cas प्रणाली नोंदवली आहे जी mRNA ला लक्ष्य आणि नष्ट करू शकते प्रथिने विविध अनुवांशिक रोगांशी संबंधित लक्ष्य नसलेल्या प्रभावाशिवाय आणि अनुवांशिक समस्यांशिवाय अधिक अचूकपणे. क्रॅस्पेस नावाची, ही पहिली CRISPR-Cas प्रणाली आहे जी दाखवते प्रथिने संपादन कार्य. ही पहिली प्रणाली आहे जी आरएनए आणि दोन्ही संपादित करू शकते प्रथिने. क्रॅस्पेसने विद्यमान CRISPR-Cas प्रणालींच्या अनेक मर्यादांवर मात केल्यामुळे, त्यात जीन थेरपी, निदान आणि निरीक्षण, बायोमेडिकल संशोधन आणि पीक सुधारणेमध्ये क्रांती घडवून आणण्याची क्षमता आहे. 

“CRISPR-Cas सिस्टीम” ही विषाणूजन्य संसर्गाविरूद्ध जीवाणू आणि पुरातत्त्वाची नैसर्गिक रोगप्रतिकारक प्रणाली आहे जी संरक्षित करण्यासाठी व्हायरल जीनमधील अनुक्रम ओळखते, बांधते आणि खराब करते. यात दोन भाग असतात - पहिल्या संसर्गानंतर जिवाणू जीनोममध्ये समाविष्ट केलेल्या विषाणूजन्य जनुकातून बॅक्टेरियाचे आरएनए लिप्यंतरण (ज्याला CRISPR म्हणतात, हे आक्रमण करणाऱ्या विषाणूजन्य जनुकांचे लक्ष्य क्रम ओळखते) आणि संबंधित विनाशक. प्रथिने "CRISPR संबद्ध प्रथिने (Cas)” जी विषाणूंपासून जीवाणूंचे संरक्षण करण्यासाठी विषाणूजन्य जनुकातील ओळखलेल्या अनुक्रमांना बांधून ठेवते आणि खराब करते.  

क्रिस्पर याचा अर्थ "क्लस्टर केलेले रेग्युलरली इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पॅलिंड्रोमिक रिपीट" आहे. हे पॅलिंड्रोमिक पुनरावृत्ती द्वारे दर्शविले जाणारे बॅक्टेरियाचे आरएनए लिप्यंतरण आहे.  

पॅलिंड्रोमिक रिपीट्स (CRISPRs) प्रथम च्या अनुक्रमांमध्ये शोधले गेले ई कोलाय् 1987 मध्ये. 1995 मध्ये, फ्रान्सिस्को मोजिका यांनी आर्कियामध्ये अशाच संरचनांचे निरीक्षण केले आणि त्यांनीच प्रथम त्यांना बॅक्टेरिया आणि आर्कियाच्या रोगप्रतिकारक प्रणालीचा एक भाग म्हणून विचार केला. 2008 मध्ये, प्रथमच प्रायोगिकरित्या असे दिसून आले की जीवाणू आणि आर्कियाच्या रोगप्रतिकारक यंत्रणेचे लक्ष्य एमआरएनए नसून परदेशी डीएनए होते. व्हायरल अनुक्रम ओळख आणि ऱ्हास करण्याच्या यंत्रणेने सुचवले की अशा प्रणालींचा वापर साधन म्हणून केला जाऊ शकतो. जीनोम संपादन. 2012 मध्ये जीनोम संपादन साधन म्हणून मान्यता मिळाल्यापासून, CRISPR-Cas सिस्टीमने एक दृढपणे स्थापित मानक म्हणून खूप लांब पल्ला गाठला आहे. जनुकीय संपादन प्रणाली आणि बायोमेडिसिन, कृषी, फार्मास्युटिकल उद्योगांमध्ये क्लिनिकल जीन थेरपीसह विस्तृत अनुप्रयोग आढळले आहेत^1,2.  

विस्तृत क्रिस्प्र-Cas प्रणाली आधीच ओळखल्या गेल्या आहेत आणि सध्या संशोधन, औषध तपासणी, निदान आणि उपचारांसाठी DNA/RNA अनुक्रमांचे परीक्षण आणि संपादन करण्यासाठी उपलब्ध आहेत. सध्याच्या CRISPR/Cas प्रणाली 2 वर्ग (वर्ग 1 आणि 2) आणि सहा प्रकारांमध्ये (प्रकार I ते XI) विभागल्या आहेत. वर्ग 1 प्रणालीमध्ये एकाधिक Cas आहेत प्रथिने ज्यांना त्यांचे लक्ष्य बांधण्यासाठी आणि कार्य करण्यासाठी कार्यात्मक कॉम्प्लेक्स तयार करणे आवश्यक आहे. दुसरीकडे, वर्ग 2 सिस्टममध्ये फक्त एक मोठा Cas आहे प्रथिने क्लास 2 सिस्टीम वापरण्यास सुलभ बनवणाऱ्या टार्गेट सीक्वेन्सला बंधनकारक आणि खराब करण्यासाठी. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या क्लास 2 सिस्टीम Cas 9 प्रकार II, Cas13 प्रकार VI, आणि Cas12 प्रकार V आहेत. या प्रणालींमध्ये अवांछित संपार्श्विक प्रभाव असू शकतात म्हणजे, लक्ष्य नसलेला प्रभाव आणि साइटोटॉक्सिसिटी^3,5.  

जीन थेरपी सध्याच्या CRISPR- Cas सिस्टीमचा मर्यादित क्लिनिकल वापर आहे कारण ऑफ-लक्ष्य संपादन, अनपेक्षित DNA उत्परिवर्तन, मोठ्या DNA फ्रॅगमेंट हटवणे आणि मोठ्या DNA स्ट्रक्चरल व्हेरियंट्ससह ऑन-टार्गेट आणि ऑफ-लक्ष्य दोन्ही साइट्सवर ज्यामुळे सेल मृत्यू होतो. आणि इतर अनुवांशिक समस्या.  

क्रॅस्पेस (किंवा CRISPR-मार्गदर्शित कॅस्पेस)  

संशोधकांनी अलीकडेच एका नवीन क्रिसपर-कॅस प्रणालीचा अहवाल दिला आहे जी कॅस्पेस-समान संबंधित क्लास 2 प्रकार III-E Cas7-11 प्रणाली आहे. प्रथिने म्हणून नाव दिले क्रॅस्पेस किंवा CRISPR-मार्गदर्शित कॅस्पेस ⁵ (कॅस्पेसेस हे सिस्टीन प्रोटीसेस आहेत जे सेल्युलर स्ट्रक्चर्स तोडण्यात अपोप्टोसिसमध्ये मुख्य भूमिका बजावतात). जीन थेरपी आणि डायग्नोस्टिक्स सारख्या क्षेत्रांमध्ये त्याचे संभाव्य अनुप्रयोग आहेत. क्रॅस्पेस हे आरएनए-मार्गदर्शित आणि आरएनए-लक्ष्यित आहे आणि डीएनए अनुक्रमांमध्ये गुंतत नाही. हे mRNA ला लक्ष्य आणि नष्ट करू शकते आणि प्रथिने विविध अनुवांशिक रोगांशी संबंधित लक्ष्य नसलेल्या प्रभावाशिवाय अधिक अचूकपणे. अशाप्रकारे, mRNA किंवा प्रथिने स्तरावर क्लीव्हेजद्वारे रोगांशी संबंधित जनुकांचे उच्चाटन शक्य आहे. तसेच, विशिष्ट एंझाइमशी जोडलेले असताना, क्रॅस्पेसचा उपयोग प्रथिनांची कार्ये सुधारण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो. जेव्हा त्याची RNase आणि प्रोटीज फंक्शन्स काढून टाकली जातात, तेव्हा Craspase निष्क्रिय होते (dCraspase). यात कोणतेही कटिंग फंक्शन नसते परंतु ते आरएनए आणि प्रथिने अनुक्रमांशी बांधलेले असते. म्हणून, रोग किंवा विषाणूंचे परीक्षण आणि निदान करण्यासाठी dCraspase चा वापर डायग्नोस्टिक्स आणि इमेजिंगमध्ये केला जाऊ शकतो.  

क्रॅस्पेस ही पहिली CRISPR-Cas प्रणाली आहे जी प्रथिने संपादन कार्य दर्शवते. आरएनए आणि प्रथिने दोन्ही संपादित करू शकणारी ही पहिली प्रणाली आहे. त्याची जनुकीय संपादन फंक्शन कमीत कमी ऑफ-टार्गेट इफेक्ट्सवर येते आणि कोणतीही वारसाहक्क समस्या नाही. म्हणूनच, सध्या उपलब्ध असलेल्या CRISPR- Cas प्रणालींपेक्षा क्रॅस्पेस क्लिनिकल वापर आणि उपचारांमध्ये अधिक सुरक्षित असण्याची शक्यता आहे. ^4,5.    

क्रॅस्पेसने विद्यमान CRISPR-Cas प्रणालींच्या अनेक मर्यादांवर मात केल्यामुळे, त्यात जीन थेरपी, निदान आणि निरीक्षण, बायोमेडिकल संशोधन आणि पीक सुधारणेमध्ये क्रांती घडवून आणण्याची क्षमता आहे. क्लिनिकल चाचण्यांमध्ये सुरक्षितता आणि परिणामकारकता सिद्ध करण्यापूर्वी पेशींमध्ये रोग निर्माण करणाऱ्या जनुकांना अचूकपणे लक्ष्य करण्यासाठी विश्वसनीय वितरण प्रणाली विकसित करण्यासाठी अधिक संशोधन आवश्यक आहे.   

*** 

संदर्भ:  

1. गोस्टिमस्काया, I. CRISPR–Cas9: अ हिस्ट्री ऑफ इट्स डिस्कव्हरी अँड एथिकल कन्सिडरेशन्स ऑफ इट्स यूज इन जीनोम एडिटिंग. बायोकेमिस्ट्री मॉस्को 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. चाओ ली इत्यादी 2022. CRISPR/Cas जीनोम संपादनासाठी संगणकीय साधने आणि संसाधने. जीनोमिक्स, प्रोटिओमिक्स आणि बायोइन्फॉरमॅटिक्स. २४ मार्च २०२२ ऑनलाइन उपलब्ध. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. van Beljouw, SPB, Sanders, J., Rodríguez-Molina, A. et al. RNA-लक्ष्यीकरण CRISPR-Cas सिस्टम. नॅट रेव्ह मायक्रोबायोल 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. चुनी हु इत्यादी 2022. क्रॅस्पेस हे CRISPR RNA-मार्गदर्शित, RNA-सक्रिय प्रोटीज आहे. विज्ञान. 25 ऑगस्ट 2022. खंड 377, अंक 6612. pp. 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. हुओ, जी., शेफर्ड, जे. आणि पॅन, एक्स. क्रॅस्पेस: एक कादंबरी CRISPR/Cas ड्युअल जीन संपादक. कार्यात्मक आणि एकात्मिक जीनोमिक्स 23, 98 (2023). प्रकाशित: 23 मार्च 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***