प्रकाश-सक्रिय ‘CRISPR’ चलाता परिशुद्धता जीन संपादन और सुपर फास्ट डीएनए की मरम्मत-ScienceDaily


में प्रयोगों की एक श्रृंखला का उपयोग मानव कैंसर कोशिका लाइनों के साथ, वैज्ञानिकों पर जॉन्स हॉपकिंस मेडिसिन का कहना है कि वे सफलतापूर्वक इस्तेमाल किया प्रकाश एक ट्रिगर के रूप में बनाने के लिए सटीक कटौती में जीनोमिक सामग्री तेजी से का उपयोग कर, एक आणविक स्केलपेल के रूप में जाना जाता CRISPR, और पालन कैसे विशेष सेल प्रोटीन की मरम्मत के सटीक स्थान जहां जीन कट गया था.

परिणाम के प्रयोगों में प्रकाशित, जून 11 में विज्ञान, न केवल पता चलता है के बारे में नए विवरण को डीएनए की मरम्मत की प्रक्रिया है, लेकिन यह भी कर रहे हैं अधिक संभावना है, शोधकर्ताओं का कहना है, अप करने के लिए गति और सहायता की समझ डीएनए गतिविधि है कि आम तौर पर उम्र बढ़ने का कारण बनता है और कई तरह के कैंसर.

“हमारी नई प्रणाली के जीन संपादन के लिए अनुमति देता है लक्षित डीएनए काटने के बाद सेकंड के भीतर सक्रियण । पिछले प्रौद्योगिकियों, जीन संपादन कर सकता है बहुत लंबे समय तक ले-यहां तक कि घंटे कहते हैं,” postdoctoral साथी यांग लियू, पीएच. डी., एक सदस्य के जॉन्स हॉपकिंस चिकित्सा अनुसंधान टीम है ।

शक्तिशाली CRISPR उपकरण है, हाल के वर्षों में, सक्षम करने के लिए वैज्ञानिकों को आसानी से बदलने के लिए, या संपादित करें”,” डीएनए दृश्यों और जीन में परिवर्तन कार्य की गति के लिए गति पर अनुसंधान के जीन से जुड़ा हुआ है स्थिति.

से अनुकूलित एक स्वाभाविक रूप से होने वाली जीन संपादन प्रणाली में पाया बैक्टीरिया, CRISPR का उपयोग करता है छोटे दृश्यों की आनुवंशिक सामग्री आरएनए बुलाया के रूप में एक गाइड की तरह है कि करने के लिए कोडित मैच और बाइंड करने के लिए एक विशिष्ट अनुक्रम के जीनोमिक डीएनए के भीतर एक सेल. के CRISPR अणु भी शामिल है एक एंजाइम बुलाया Cas9, जो कार्य करता है के रूप में स्केलपेल बाहर कटौती करने के लिए डीएनए अनुक्रम. तो, सेल का उपयोग करता है अपने स्वयं के एंजाइमों और प्रोटीन की मरम्मत के लिए कटा हुआ डीएनए, अक्सर जोड़ने के डीएनए दृश्यों कि वैज्ञानिकों पर्ची सेल में.

लियू का कहना है कि अध्ययन के डीएनए की मरम्मत की प्रक्रिया के द्वारा बाधा उत्पन्न किया गया के लिए एक असमर्थता के नुकसान डीएनए, इस तरह के के रूप में का उपयोग करके CRISPR, में एक तरीका है कि तेजी से, सटीक और मांग पर”.”

के लिए नए प्रयोगों, वैज्ञानिकों संशोधित CRISPR-Cas9 जटिल इंजीनियरिंग द्वारा एक प्रकाश के प्रति संवेदनशील आरएनए अणु की अनुमति देता है कि CRISPR जटिल कटौती करने के लिए जीनोमिक डीएनए में जीवित कोशिकाओं केवल जब उजागर करने के लिए एक विशेष तरंगदैर्ध्य के प्रकाश.

“हमारे का लाभ तकनीक है कि शोधकर्ताओं प्राप्त कर सकते हैं CRISPR मशीनरी को खोजने के लिए बिना अपने लक्ष्य को समय से पहले ही काटने जीन, वापस पकड़ जब तक अपनी कार्रवाई को उजागर करने के लिए प्रकाश कहते हैं,” जॉन्स हॉपकिंस, एमडी-पीएचडी उम्मीदवार रोजर Zou, यह भी एक सदस्य के अनुसंधान टीम है । “यह शोधकर्ताओं की अनुमति देता है के लिए अब तक अधिक से अधिक नियंत्रण वास्तव में, जहां और जब डीएनए कट जाता है,” वह कहते हैं ।

अन्य अनुसंधान टीमों के साथ प्रयोग किया है, दोनों दवाओं और प्रकाश सक्रियण को नियंत्रित करने के लिए CRISPR समय, कहते हैं Taekjip हा, पीएच. डी., ब्लूमबर्ग के विशिष्ट प्रोफेसर बायोफिज़िक्स और Biophysical रसायन शास्त्र, बायोफिज़िक्स और बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय, और एक हॉवर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट अन्वेषक. उनकी टीम के प्रयोगों से भिन्न होते हैं में सुधार के सटीक समय की CRISPR कटौती और जांच कैसे जल्दी से प्रोटीन की मरम्मत के डीएनए की क्षति.

के लिए वर्तमान अध्ययन में, जॉन्स हॉपकिन्स टीम के नेतृत्व में, हा और वू बिन, पीएच. डी., सहायक प्रोफेसर के बायोफिज़िक्स और biophysical रसायन विज्ञान में जॉन्स हॉपकिंस चिकित्सा विश्वविद्यालय के स्कूल, वितरित एक इलेक्ट्रिक पल्स के लिए संस्कृतियों के मानव भ्रूण गुर्दे की कोशिकाओं और हड्डी के कैंसर कोशिकाओं है, जो खोला pores में कोशिका झिल्ली की अनुमति दी CRISPR के साथ जटिल प्रकाश सक्रिय आरएनए अणु में स्लाइड करने के लिए कोशिकाओं. तो, वैज्ञानिकों इंतजार कर रहे थे 12 घंटे के लिए CRISPR जटिल करने के लिए बाध्य करने के लिए एक लक्षित जगह पर जीनोमिक डीएनए.

जब वे shined एक प्रकाश पर कोशिकाओं, वे पर नज़र रखी है समय की राशि के लिए ले लिया CRISPR जटिल कटौती करने के लिए.

टीम ने पाया कि 30 सेकंड के भीतर की चमक पर प्रकाश कोशिकाओं, CRISPR परिसर में कटौती 50 प्रतिशत से अधिक के अपने लक्ष्य.

करने के लिए आगे की जांच के समय डीएनए की मरम्मत, जॉन्स हॉपकिन्स वैज्ञानिकों ने पता लगाया है, जब में शामिल प्रोटीन डीएनए की मरम्मत पर latched करने के लिए डीएनए में कटौती । वे निर्धारित किया है कि मरम्मत प्रोटीन शुरू कर दिया है उनके काम के भीतर दो मिनट के CRISPR सक्रियण, और मरम्मत पूरा हो गया था के रूप में जल्दी के रूप में 15 मिनट के बाद.

“हम पता चला है कि प्रकाश सक्रिय जीन काटने बहुत तेजी से है, और यह संभावित रूप से विस्तृत आवेदन पत्र में जैव चिकित्सा अनुसंधान ।” कहते हैं, हा. “खुलासा समय के CRISPR जीन में कटौती की अनुमति देता है देखने के लिए हमें जैविक प्रक्रियाओं में कहीं अधिक ठीक है.” हा और जॉन्स हॉपकिन्स टीम करार दिया है तकनीक “बहुत तेजी से CRISPR मांग पर.”

हा यह भी कहा कि प्रकाश-सक्रियण प्रदान करता है बेहतर स्थान से नियंत्रित कर सकते हैं कि दवाओं व्यापक रूप से फैलाना सेल में.

जॉन्स हॉपकिन्स टीम भी इस्तेमाल किया उच्च संकल्प माइक्रोस्कोप देखने के लिए “” कैसे मरम्मत प्रोटीन के साथ बातचीत CRISPR कटौती साइट में जीवित कोशिकाओं.

वे इन का इस्तेमाल किया माइक्रोस्कोप और एक केंद्रित प्रकाश की किरण दिखाने के लिए कि वे सक्रिय CRISPR के काटने से एक दो जीन प्रतियां कर रहे हैं कि आम तौर पर पाया में मानव कोशिकाओं. इस क्षमता के साथ, वे कहते हैं, अवसर प्रदान करता है का उपयोग करने के लिए CRISPR अध्ययन करने के लिए और अंत में शर्तों का इलाज करने के लिए जुड़ा हुआ ही एक असामान्य जीन की नकल, इस तरह के रूप में Huntington रोग.

“वहाँ एक बड़ा अनुसंधान समुदाय के अध्ययन में रुचि रखते हैं, डीएनए की क्षति और इसके प्रभाव कहते हैं,” हा. “हम प्रौद्योगिकी को विकसित अच्छी तरह से अनुकूल है अध्ययन करने के लिए है कि.”

हा नोट है कि वैज्ञानिकों ने आम तौर पर उपयोग ionizing विकिरण या रसायन का अध्ययन करने के लिए डीएनए की क्षति. जबकि उन तरीकों में भी तेजी से हो सकता है, वे कहते हैं, वे विशिष्ट नहीं कर रहे हैं करने के लिए एक निश्चित जीनोमिक स्थान है ।

टीम दायर किया गया है एक अनंतिम पेटेंट पर CRISPR प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में वर्णित इस अनुसंधान.



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