Chèn ADN mới vào bộ gene
Trong nghiên cứu này, enzym mới gọi là CRISPR-HOT, được sử dụng để trực quan hóa các lớp tế bào riêng lẻ, các thành phần thứ cấp tế bào như protein, sử dụng công nghệ chỉnh sửa gene kết hợp với các thẻ huỳnh quang khác nhau để tìm kiếm giải pháp xóa một gene cụ thể trong những tế bào gan (TP53) có thể dẫn đến ung thư do không thể kiểm soát được sự phân chia tế bào.
Trong thập kỷ qua, CRISPR / Cas9 đã cách mạng hóa công nghệ chỉnh sửa gene. Enzym ban đầu là thành phần của hệ thống miễn dịch vi khuẩn, sử dụng enzym để cắt và phá vỡ ADN của virus xâm nhập vào cơ thể con người.
Hiện nay, những công nghệ y học trên cơ sở CRISPR phát triển rất mạnh do có rất nhiều ứng dụng sáng tạo được công bố, từ kỹ thuật cấu trúc nano ADN đến điều trị các bệnh suy nhược di truyền như thiếu máu hồng cầu hình liềm.
Benedetta Artegiani, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Viện Hubrecht, một trong những tác giả nghiên cứu cho biết, có thể sử dụng CRISPR / Cas9 theo nhiều cách khác nhau cho những mục đích chỉnh sửa các bộ gene.
Các phương pháp tiếp cận CRISPR / Cas9 cổ điển tạo ra những vết cắt trong bộ gene với mục đích đưa vào những đột biến nhỏ hoặc chèn một phần lớn ADN vào bộ gene bằng cách khai thác một trong những cơ chế của tế bào, được sử dụng để phục hồi các đứt gãy.
Tuy nhiên, quy trình này thường có hiệu quả rất thấp và phức tạp. Enzym CRISPR-HOT giải quyết được vấn đề giới hạn hiệu quả thấp bằng cách thay vào đó sử dụng cơ chế sửa chữa ADN khác mà trước đây các nhà khoa học cho rằng không khả thi.
Cơ chế sửa chữa này được gọi là nối cuối không tương đồng, được sử dụng trong các nghiên cứu ban đầu để chèn ADN mới vào bộ gene chuột. Trong cơ chế này, máy sản xuất sao chép các ADN của tế bào đã sửa chữa vết cắt bằng cách dán các đoạn ADN lại với nhau.
 |
| Cơ chế dán các đoạn DNA ngoại lai trong genome |
Artegiani cho biết thêm, cơ chế này có thể cung cấp cho các tế bào một đoạn ADN ngoại lai, được sử dụng như một miếng dán để đóng vết thương thông thường.
Theo phương pháp tiếp cận này, chúng ta có thể tại một vị trí cụ thể trong ADN có thể chèn một đoạn ADN ngoại lai, ví dụ có thể sử dụng để trực quan hóa các gene bằng cách tạo ra những protein nhãn huỳnh quang.
Kích hoạt bởi các tế bào
Mặc dù không phải là một phương pháp được sử dụng rộng rãi, nhóm khoa học Hubrecht do GS Hans Clevers lãnh đạo bắt đầu thử nghiệm phát hiện này trên các cơ quan của con người, nhận thấy giải pháp này hiệu quả và mạnh mẽ hơn các quy trình được sử dụng rộng rãi khác.
Delilah Hendriks, một tác giả khác của nghiên cứu cho biết, CRISPR-HOT tỏ ra hiệu quả hơn so với cách tiếp cận ban đầu để tạo ra các chất hữu cơ tín hiệu này. Ngoài ra, thời gian cần thiết để thực hiện những sửa đổi bộ gene ít hơn rất nhiều.
Giới hạn của CRISPR-HOT được đưa ra bởi chính tế bào: Để trực quan hóa, những gene này cần được kích hoạt bởi các tế bào, nếu không ngay cả khi gene được gắn nhãn huỳnh quang cũng sẽ không nhìn thấy được. Ngoài ra, một hạn chế khác, không liên quan đến kỹ thuật, mà là khả năng của các loại tế bào khác nhau cho phép kỹ thuật bộ gene để tạo ra mô hình organoid.
Nhóm nghiên cứu chèn thành công nhãn huỳnh quang vào các bộ gene cụ thể bằng cách sử dụng enzym CIRSPR-HOT, tạo ra các tế bào được “đánh dấu” bằng các màu huỳnh quang khác nhau, cho phép nhóm các nhà khoa học dễ dàng xác định và phân tích chúng.
Các nhà khoa học đã thành công nhuộm màu cho một lớp tế bào trong ruột (được gọi là tế bào enteroendocrine trong tá tràng), trước đây rất khó nghiên cứu vì những tế bào này rất hiếm khi phát hiện được.
Các nhà khoa học cũng có thể tạo ánh sáng màu cho các chất hữu cơ có nguồn gốc từ một loại tế bào cụ thể trong gan để có thể thấy được các thành phần tế bào riêng lẻ như protein, cho phép theo dõi các hoạt động chức năng và tổ chức của chúng trong tế bào.
