מאז פיתוח פריצת הדרך שלה לפני יותר מעשור, CRISPR חוללה מהפכה בעריכת DNA במגוון רחב של תחומים. כעת מדענים מיישמים את הפוטנציאל העצום של הטכנולוגיה לבריאות האדם ולמחלות, ומכוונים לטיפולים חדשים למגוון של הפרעות המתפרשות על סוגי סרטן, מצבי דם וסוכרת.
בחלק מהטיפולים המעוצבים, המטופלים מוזרקים עם תאים שטופלו ב-CRISPR או עם רכיבי CRISPR ארוזים במטרה לתקן תאים חולים עם עריכות גנים מדויקות. עם זאת, בעוד ש-CRISPR הוכיחה הבטחה עצומה ככלי טיפולי מהדור הבא, העריכות של הטכנולוגיה עדיין לא מושלמות. טיפולים גנטיים מבוססי CRISPR עלולים לגרום לעריכות לא מכוונות אך מזיקות של "עומד מהצד" בחלקים מהגנום, ולעתים מובילות לסוגי סרטן חדשים או מחלות אחרות.
דרושים פתרונות הדור הבא כדי לעזור למדענים לפענח את הדינמיקה הביולוגית המורכבת מאחורי עריכות CRISPR הן על היעד והן מחוץ למטרה. אבל הנוף של כלים חדשניים כאלה מרתיע, מכיוון שרקמות גוף מורכבות כוללות אלפי סוגי תאים שונים ועריכות CRISPR יכולות להיות תלויות במסלולים ביולוגיים רבים ושונים.
חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו פיתחו מערכת גנטית חדשה לבדיקת ולנתח את המנגנונים הבסיסיים של תוצאות תיקון DNA מבוסס CRISPR. כפי שתואר ב תקשורת טבע, המלומד הפוסט-דוקטורט Zhiqian Li, פרופסור איתן בייר ועמיתיהם פיתחו מנתח רצף כדי לעזור לעקוב אחר עריכות מוטציות מ-ולא-מטרה והדרכים שהן עוברות בתורשה מדור לדור. בהתבסס על תפיסה שהוצעה על ידי חוקר UC San Diego לשעבר דיוויד קוסמן, הכלי Integrated Classifier Pipeline (ICP) יכול לחשוף קטגוריות ספציפיות של מוטציות הנובעות מעריכת CRISPR.
ה-ICP, שפותח בזבובים ויתושים, מספק "טביעת אצבע" של האופן שבו החומר הגנטי עובר בתורשה, מה שמאפשר למדענים לעקוב אחר המקור של עריכות מוטציות וסיכונים קשורים הנובעים מעריכות שעלולות להיות בעייתיות.
מערכת ה-ICP יכולה לקבוע בצורה נקייה אם חרק בודד ירש רכיבים גנטיים ספציפיים של מנגנון CRISPR מאמהות או מאבותיו, שכן העברה אימהית לעומת אבה גורמת לטביעות אצבע שונות לחלוטין."
איתן ביר, פרופסור, בית הספר למדעי הביולוגיה של אוניברסיטת סן דייגו
ה-ICP יכול לעזור להתיר בעיות ביולוגיות מורכבות המתעוררות בקביעת המנגנונים מאחורי CRISPR. בעוד שפותח בחרקים, ICP נושא פוטנציאל עצום ליישומים אנושיים.
"ישנם יישומים מקבילים רבים של ICP לניתוח ומעקב אחר תוצאות עריכת CRISPR בבני אדם בעקבות טיפול גנטי או במהלך התקדמות הגידול", אמר מחבר המחקר הראשון Li. "לפלטפורמת הניתוח הגמישה הטרנספורמטיבית הזו יש הרבה שימושים אפשריים להשפעה כדי להבטיח יישום בטוח של טכנולוגיות בריאות מהדור הבא המתקדמת".
ICP מציעה גם עזרה במעקב אחר תורשה על פני דורות במערכות כונן גנים, שהן טכנולוגיות חדשות שנועדו להפיץ עריכות CRISPR ביישומים כמו עצירת העברת המלריה והגנה על יבולים חקלאיים מפני הרס מזיקים. לדוגמה, חוקרים יכולים לבחור יתוש בודד מהשדה שבו נערכת בדיקת כונן גנים ולהשתמש בניתוח ICP כדי לקבוע אם אותו פרט ירש את המבנה הגנטי מאמו או מאביו, והאם הוא ירש אלמנט פגום חסרים את הסמנים הגלויים המגדירים של אותו יסוד גנטי.
"מערכת העריכה CRISPR יכולה להיות מדויקת ביותר מ-90 אחוז", אמר ביאר, "אבל מכיוון שהיא עורכת שוב ושוב היא תעשה טעות בסופו של דבר. השורה התחתונה היא שמערכת ה-ICP יכולה לתת לך תמונה ברזולוציה גבוהה מאוד. של מה שיכול להשתבש".
בנוסף ללי ובייר, בין המחברים היו לאנג יו ואניטה הרמן. חבר מעבדת Bier הקודם, קוסמן, תרם גם הוא תרומה אינטלקטואלית חשובה לפרויקט זה.
