CRISPR और जीनोम संपादन

कैसे प्रोग्रामेबल न्यूक्लिएस, विशेष रूप से आरएनए-निर्देशित CRISPR–Cas सिस्टम, डीएनए में लक्षित कट लगाते हैं जिससे शोधकर्ता अभूतपूर्व आसानी से जीनोम को संपादित कर सकते हैं।

Definition

जीनोम संपादन प्रोग्रामेबल न्यूक्लिएस का उपयोग करके चुने हुए स्थलों पर एक जीव के डीएनए का लक्षित परिवर्तन है; CRISPR–Cas एक आरएनए-निर्देशित प्रणाली है, जो जीवाणु प्रतिरक्षा से प्राप्त हुई है, जिसमें एक गाइड आरएनए Cas न्यूक्लिएस को एक मिलान डीएनए अनुक्रम की ओर निर्देशित करता है ताकि संपादन के लिए एक डबल-स्ट्रैंड ब्रेक बनाया जा सके।

Scope

यह विषय CRISPR–Cas पर केंद्रित लक्षित जीनोम संपादन को कवर करता है। यह एक अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली के रूप में CRISPR की जीवाणु उत्पत्ति, Cas9 द्वारा आरएनए-निर्देशित डीएनए क्लीवेज के सिद्धांत, परिणामी ब्रेक की मरम्मत करके अनुक्रम को कैसे हटाया या डाला जाता है, और पहले के प्रोग्रामेबल न्यूक्लिएस के साथ एक संक्षिप्त तुलना को संबोधित करता है। यह विधि और उसके तर्क का वर्णन करता है; व्यापक क्लोनिंग, प्रवर्धन और अनुक्रमण विधियों को संबंधित विषयों में शामिल किया गया है।

Core questions

• CRISPR कहाँ से आता है और इसका प्राकृतिक कार्य क्या है?
• एक गाइड आरएनए Cas9 को एक विशिष्ट डीएनए अनुक्रम की ओर कैसे निर्देशित करता है?
• डबल-स्ट्रैंड ब्रेक का उपयोग अनुक्रम को हटाने या डालने के लिए कैसे किया जाता है?
• CRISPR पहले के जीनोम-संपादन उपकरणों से कैसे तुलना करता है?

Key theories

आरएनए-निर्देशित डीएनए क्लीवेज

जिनेक और उनके सहयोगियों ने दिखाया कि Cas9 न्यूक्लिएस को किसी भी मिलान डीएनए अनुक्रम को काटने के लिए एक एकल गाइड आरएनए द्वारा प्रोग्राम किया जा सकता है, जिससे एक जीवाणु प्रतिरक्षा प्रणाली एक बहुमुखी, आसानी से लक्षित संपादन उपकरण में बदल जाती है।

मरम्मत-निर्देशित संपादन

लक्ष्य पर बनाया गया डबल-स्ट्रैंड ब्रेक कोशिका के अपने मार्गों द्वारा मरम्मत किया जाता है, ताकि त्रुटि-प्रवण एंड जॉइनिंग एक जीन को बाधित करे या समरूपता-निर्देशित मरम्मत एक टेम्पलेट द्वारा प्रदान किए गए एक परिभाषित परिवर्तन को पेश करे।

Mechanisms

CRISPR–Cas संपादन में, एक गाइड आरएनए एक छोटे पहचान मोटिफ के निकट एक लक्ष्य डीएनए अनुक्रम के साथ बेस-पेयर करता है, जो Cas न्यूक्लिएस को उस साइट पर दोनों स्ट्रैंड्स को काटने के लिए निर्देशित करता है। कोशिका तब ब्रेक की मरम्मत करती है: गैर-समरूप एंड जॉइनिंग अक्सर छोटे इंसर्शन या डिलीशन पेश करती है जो एक जीन को निष्क्रिय कर देते हैं, जबकि समरूपता-निर्देशित मरम्मत, एक डोनर टेम्पलेट दिए जाने पर, एक सटीक अनुक्रम परिवर्तन स्थापित करती है। चूंकि विशिष्टता केवल गाइड आरएनए अनुक्रम द्वारा निर्धारित की जाती है, यह प्रणाली पहले के प्रोटीन-प्रोग्राम्ड न्यूक्लिएस की तुलना में पुनः लक्षित करने में कहीं अधिक आसान है।

Clinical relevance

जीनोम संपादन को जीन और सेल थेरेपी के लिए विकसित किया जा रहा है और यह एक मानक अनुसंधान उपकरण है, जबकि मनुष्यों में इसके उपयोग से महत्वपूर्ण नैतिक विचार उत्पन्न होते हैं; इसे नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय महत्व के रूप में प्रस्तुत किया गया है।

History

CRISPR लोकी एक जीवाणु अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली बनाते हैं, इस खोज के आधार पर, डौडना और चारपेंटियर द्वारा 2012 के प्रदर्शन ने कि Cas9 को एक एकल गाइड आरएनए के साथ प्रोग्राम किया जा सकता है, CRISPR जीनोम संपादन की स्थापना की, जिसे 2020 के रसायन विज्ञान के नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली।

Debates

मानव जर्मलाइन संपादन

वंशानुगत कोशिकाओं का संपादन सहमति, ऑफ-टारगेट प्रभावों और समानता के बारे में नैतिक और सुरक्षा संबंधी चिंताएं बढ़ाता है; वैज्ञानिक समुदाय ने सावधानी बरतने का आह्वान किया है जबकि गैर-वंशानुगत कोशिकाओं पर अनुप्रयोग आगे बढ़ रहे हैं।

Key figures

• Jennifer Doudna
• Emmanuelle Charpentier

Seminal works

• jinek2012
• watson2013

Frequently asked questions

CRISPR में गाइड आरएनए क्या करता है?

यह एक मिलान डीएनए अनुक्रम के साथ बेस-पेयर करता है और Cas न्यूक्लिएस को वहां काटने के लिए निर्देशित करता है, इस प्रकार गाइड को बदलने से लक्ष्य बदल जाता है।

डीएनए को काटने से संपादन कैसे होता है?

कोशिका ब्रेक की मरम्मत करती है; मार्ग और प्रदान किए गए किसी भी टेम्पलेट के आधार पर, यह या तो जीन को बाधित करता है या एक सटीक इच्छित परिवर्तन पेश करता है।