วิธี CRISPR/Cas9 ปิดการใช้งานไวรัสที่ทำให้อวัยวะเป็นอันตราย
วิธีการที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้สำหรับการแก้ไขยีนสามารถทำให้อวัยวะสุกรปลอดภัยสำหรับการปลูกถ่ายมนุษย์
อวัยวะสุกรไม่ได้ใช้สำหรับการปลูกถ่ายส่วนหนึ่งเพราะมีไวรัสที่สามารถแพร่เชื้อสู่คนได้ นักวิจัยของฮาร์วาร์ดรายงานวันที่ 11 ตุลาคมในScienceว่าพวกเขาได้ใช้เครื่องมือแก้ไขยีนอันทรงพลังเพื่อปิดการใช้งานไวรัส 62 ตัวพร้อมกัน
เซลล์สุกรมีไวรัสฝังตัวหลายชุดที่เรียกว่า porcine endogenous retroviruses หรือ PERVs ไวรัสดังกล่าวคัดลอกและวางตัวเองลงใน DNA ของสุกร หาก retroviruses ติดเชื้อบุคคลในระหว่างหรือหลังการปลูกถ่าย พวกเขาสามารถทำลายยีนที่สำคัญของมนุษย์ นำไปสู่มะเร็งหรือโรคอื่น ๆ
CRISPR/Cas9 ตามที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าวิธีการแก้ไขยีนแบบใหม่ ถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไข DNA ในลิงและในสัตว์ทดลอง ( SN: 3/8/14, p. 7 ) Cas9 เป็นเอนไซม์ตัดดีเอ็นเอ มันทำงานร่วมกับชิ้นส่วนของ RNA ที่จับคู่ทางเคมีกับเป้าหมายบน DNA เพื่อนำเอ็นไซม์ไปยังจุดตัดจำเพาะ เมื่อ Cas9 ตัด DNA เซลล์จะพยายามซ่อมแซมรอยแยกโดยการวางส่วนปลายเข้าด้วยกันอีกครั้งหรือโดยการคัดลอก DNA ที่ยังไม่แตกจากยีนคู่บนโครโมโซมอื่น การผูกปลายที่หักเข้าด้วยกันอาจส่งผลให้เกิด “ข้อผิดพลาด” ที่ทำให้ยีนไม่ทำงานซึ่งเป็นเป้าหมายของการวิจัย
โดยปกติ นักวิจัยตั้งเป้ายีนเดี่ยว แต่การทำเช่นนั้นจะปิดการใช้งาน PERV เพียงตัวเดียว “เราอยากกำจัดพวกมันให้หมด” จอร์จ เชิร์ช นักพันธุศาสตร์จากโรงเรียนแพทย์ฮาร์วาร์ดกล่าว คริสตจักรและนักพันธุศาสตร์ Luhan Yang ในห้องทดลองของ Church เป็นหัวหน้าโครงการ พวกเขาตั้งทฤษฎีว่าเนื่องจากรีโทรไวรัสเหมือนกัน พวกมันทั้งหมดสามารถถูกกำจัดได้ในคราวเดียวด้วย RNA ไกด์เดียวกัน “เราไม่รู้ว่ามันเป็นไปได้ และแน่นอนว่าเราไม่รู้เลยว่าจะเป็นเรื่องง่าย” เชิร์ชกล่าว
Yang และเพื่อนร่วมงานได้ออกแบบ RNA ไกด์สองตัวที่กำหนดเป้าหมายยีนpol ของ retroviruses สำหรับการตัด ยีนนั้นเข้ารหัสเอนไซม์พอลิเมอเรสที่จำเป็นสำหรับไวรัสย้อนยุคในการทำซ้ำตัวเอง
ในตอนแรก การทดลองไม่ได้ผลเลย Yang กล่าว ปัญหาอาจเกิดจากการที่นักวิจัยใส่เอ็นไซม์ตัดมากเกินไป แยกส่วน DNA และนำเซลล์ไปใช้โปรแกรมฆ่าตัวตาย
Yang และเพื่อนร่วมงานได้ออกแบบระบบที่ปรับแต่งได้มากขึ้น
พวกเขาแทรกยีนการแก้ไข DNA ซึ่งออกแบบมาเพื่อเปิดใช้งานเมื่อนักวิจัยเพิ่มยาปฏิชีวนะ doxycycline เข้าไปในเซลล์สุกรเท่านั้น ในการทดลองนั้น ยีน retrovirus polสูงสุด 37 เปอร์เซ็นต์แสดงสัญญาณของการแก้ไข 17 วันหลังจากทีมให้สัญญาณสำหรับการแก้ไขเพื่อเริ่มต้น
แต่ประสิทธิภาพในการแก้ไขไม่เหมือนกัน ทีมงานได้แยกเซลล์ที่ได้รับการแก้ไขโดยมีประสิทธิภาพ 37 เปอร์เซ็นต์ เมื่อทีมตรวจสอบแต่ละเซลล์ พวกเขาพบว่าเซลล์นั้นตกไปอยู่ในหนึ่งในสองค่าย ยีนไวรัสประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ถูกแก้ไข หรือ 97 ถึง 100 เปอร์เซ็นต์ถูกแก้ไข เซลล์ที่มีการแก้ไขยีน polทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมดมีการแก้ไขเพียง 16 ถึง 20 ประเภท ส่วนใหญ่เป็นกรณีที่ DNA บางส่วนถูกตัดออก รูปแบบดังกล่าวบ่งชี้ว่าเมื่อยีน Cas9 หั่นบาง ๆ เซลล์มักจะซ่อมแซมความเสียหายโดยการคัดลอกยีนpol ที่แก้ไขก่อนหน้านี้
“มันเจ๋งมาก” เจนนิเฟอร์ ดูดน่า นักชีววิทยาระดับโมเลกุลจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ และหนึ่งในนักวิจัยที่พัฒนาระบบ CRISPR/Cas9 เป็นเครื่องมือแก้ไขยีนในสมัยแรกกล่าว ปฏิกิริยาลูกโซ่ดังกล่าว “เพียงเน้นย้ำถึงประสิทธิภาพของระบบ”
จากการค้นพบของกลุ่มฮาร์วาร์ด นักวิจัยจึงทราบดีว่าการแก้ไขจำนวนมากเป็นไปได้ การทำให้อวัยวะสุกรปลอดภัยสำหรับการปลูกถ่ายเป็นเพียงหนึ่งในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทางการแพทย์ที่เป็นไปได้ การใช้งานบางอย่าง เช่น การแก้ไขการกลายพันธุ์ในเซลล์สืบพันธุ์ของมนุษย์ (ไข่และสเปิร์ม) หรือในตัวอ่อนนั้นเป็นที่ถกเถียงกันอย่างมาก ( SN: 5/30/15, p. 16 )
ในขณะที่การพัฒนาอวัยวะสุกรสำหรับการปลูกถ่ายมนุษย์ดูเหมือนจะเป็นการใช้เทคโนโลยีที่ดี Doudna กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพิจารณาอย่างจริงจังว่าจะนำ CRISPR/Cas9 ไปใช้กับทุกปัญหาที่อาจช่วยแก้ไขได้อย่างไรและหรือไม่ การแก้ไขเจิร์มไลน์ของมนุษย์เป็นกรณีหนึ่งที่สมควรได้รับความคิดและการอภิปรายโดยเฉพาะ “เราในฐานะนักวิทยาศาสตร์ควรถอยออกมาแล้วพูดว่า ‘เราควรไปที่นั่นจริง ๆ ไหม’” เธอกล่าวเมื่อวันที่ 9 ตุลาคมที่เมืองบัลติมอร์ในการประชุมประจำปีของ American Society of Human Genetics
ในการทดลองครั้งใหม่นี้ Yang และคณะยังได้วัดความถี่ที่เซลล์สุกรส่ง PERV ไปยังเซลล์ของมนุษย์ โดยปกติ เรโทรไวรัสของสุกรประมาณ 1,000 ตัวจะพบในกลุ่มเซลล์ของมนุษย์ 1,000 เซลล์ (นักวิจัยไม่สามารถบอกได้ว่ามีไวรัสกี่ตัวที่บุกรุกเซลล์ของมนุษย์แต่ละเซลล์ เซลล์สุกรที่แก้ไขแล้วส่งผ่านไวรัส retrovirus น้อยกว่า 1,000 เท่า ซึ่งอาจไม่มีไวรัส Yang กล่าว มากกว่าเซลล์ที่ไม่ได้รับการตัดต่อ นักวิจัยสงสัยว่า PERV ในระดับต่ำที่ตรวจพบในเซลล์ของมนุษย์ที่เติบโตด้วยเซลล์สุกรที่ผ่านการแก้ไขแล้ว แท้จริงแล้วเป็นไวรัสของมนุษย์ที่คล้ายกับไวรัสในสุกรมาก
Credit : jardinerianaranjo.com jemisax.com johnnystijena.com johnyscorner.com jptwitter.com juntadaserra.com kennysposters.com kentuckybuildingguide.com kerrjoycetextiles.com kylelightner.com
