¿Qué es CRISPR / Cas9? ¿Qué puede hacer?

En su contexto natural, CRISPR (llamado así por las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente espaciadas que analizaré en un momento) es el núcleo de un sistema inmune bacteriano rudimentario. Una de las mayores amenazas para las bacterias es el ADN de fuentes externas, como los virus, por ejemplo. Para poder protegerse contra esta amenaza, las bacterias necesitan poder identificar el ADN que no es suyo y de alguna manera destruirlo.

Aquí es donde las secuencias CRISPR literales se involucran. La mayoría de las bacterias contienen una o unas pocas series de secuencias CRISPR en sus genomas. Estos se caracterizan por repeticiones de una secuencia corta que están separadas por secuencias espaciadoras . Cada espaciador corresponde a un fragmento de ADN extraño que el linaje bacteriano ha encontrado y sobrevivido previamente. Toda la matriz CRISPR se transcribe en ARN y se procesa en piezas cortas (cortando la molécula larga de ARN en cada una de las secuencias repetidas), que luego se cargan en una enzima que es capaz de cortar ADN.

Los ARN cortos (llamados ARN guía) otorgan especificidad a las moléculas enzimáticas a las que están unidos. Debido a que los ARN guía se derivan de secuencias extrañas conocidas, son esencialmente un conjunto de todas las amenazas basadas en el ADN conocidas para la célula; Si alguna de esas moléculas de ADN ingresa a la célula nuevamente, será identificada y destruida específicamente.

Existen muchos sistemas diferentes de enzimas que las diferentes especies bacterianas usan para procesar y cargar ARN guía y usan los complejos de proteína-ARN para cortar el ADN, pero el más simple es el sistema CRISPR de Streptococcus pyogenes. La identificación y escisión de ADN extraño se maneja con una sola enzima: Cas9. Además, Cas9 puede cargarse con ARN sin la ayuda de ninguna otra proteína, lo que significa que si Cas9 se presenta con un ARN de un tamaño y forma apropiados, se cargará solo. En otras palabras: Cas9 es una endonucleasa de ADN programable .

Debido a que el código genético es casi universal, una secuencia de codificación de proteínas de bacterias se puede diseñar con relativa facilidad para codificar la misma proteína en todas las demás especies. Por lo tanto, podemos hacer que las células de casi cualquier especie expresen Cas9 y podemos programarlo con casi cualquier secuencia que deseemos; en otras palabras, Cas9 nos permite cortar casi cualquier secuencia en casi cualquier genoma que queramos.

Las rupturas de doble cadena en el ADN son universalmente intolerables en todas las especies, y la vida ha desarrollado múltiples formas de identificarlas y repararlas rápidamente, en caso de que surjan. Uno de estos se llama unión final no homóloga. Esencialmente toma los dos extremos rotos y los obliga a volver a unirse, y es muy propenso a errores. Entonces, si programamos Cas9 para cortar dentro de un gen, y ese corte es reparado por NHEJ, el gen será mutado y probablemente no funcional: podemos mutar genes .

Otra vía de reparación se llama recombinación homóloga. La mayoría de las células llevan dos copias casi idénticas de su genoma; Si una copia se rompe, la célula puede usar la otra para hacer una reparación casi perfecta por parte de Recursos Humanos. Podemos usar Cas9 y HR juntos para cambiar secuencias e insertar secuencias completamente nuevas en el genoma. Si suministramos una plantilla de reparación de ADN que se parece a la edición que nos gustaría hacer junto con Cas9, algunas células la usarán para reparar la ruptura de doble cadena en lugar de la otra copia “normal” del genoma. Si hacemos dos cortes cercanos en el genoma, podemos reemplazar secuencias enteras con lo que queramos, siempre que podamos sintetizar el ADN. Entonces: podemos editar genomas .

Esto es increíblemente poderoso, porque nos permite hacer casi cualquier pequeño cambio en casi cualquier genoma que quisiéramos. Podemos usar células madre derivadas del paciente para diseñar células, tejidos y órganos sanos y reintroducirlos en el paciente, menos las mutaciones que hayan tenido previamente. Podemos alterar los cultivos para obtener mayores rendimientos con menores insumos. Potencialmente podemos esterilizar poblaciones enteras de especies de plagas, y así diseñar ecosistemas enteros. Cas9 hace que los genomas sean plásticos, y nos da una capacidad tremenda para doblar la naturaleza a nuestra voluntad.

Cas9 también abre muchas nuevas vías de investigación, ya que nos permite hacer alteraciones increíblemente finas para investigar especímenes y preguntar qué hacen. Incluso podemos diseñar variantes de Cas9 que no cortan el ADN en absoluto, sino que reclutan factores que activan los genes , lo que nos permite preguntar no solo qué sucede cuando se expresa muy poco de un gen, sino también demasiado.

Cas9 ya está teniendo un profundo efecto tanto en la investigación como en la ingeniería, y apenas estamos comenzando.

Hay mucho que decir sobre Cas9, pero voy a mantener esta respuesta breve porque ya se ha derramado mucha tinta sobre este tema (referencias a continuación) y porque la cobertura de Wikipedia de los sistemas CRISPR es adecuada (CRISPR). ACTUALIZACIÓN: Wikipedia ahora tiene una excelente página sobre Cas9.

Cas9 significa “proteína CRISPR asociada 9”, lo que significa que es una proteína asociada con el sistema de inmunidad bacteriana CRISPR (consulte el enlace de Wikipedia anterior). En resumen, el sistema CRISPR involucra una serie de proteínas bacterianas que identifican el ADN viral, lo cortan y almacenan un trozo dentro del genoma de la bacteria como un registro para su uso futuro. Cuando la bacteria es infectada por un virus relacionado (es decir, uno con ADN similar), puede usar este registro para notar la infección antes de que se salga de control, lo que hace al identificar y cortar ese ADN usando Cas9 y proteínas relacionadas con él. .

Cas9 es una enzima nucleasa de ADN guiada por ARN que se encuentra en S. pyogenes (una bacteria). Lo que eso significa es que (1) Cas9 puede cortar el ADN y (2) Cas9 encuentra el ADN que corta al compararlo con una molécula “guía” de ARN. Si la secuencia de la guía de ARN es complementaria de una pieza particular de ADN, Cas9 cortará el ADN y, por lo tanto, se romperá una cadena doble.

¿Así que cuál es el problema? Por razones que puede leer en Wikipedia (recombinación homóloga y unión final no homóloga), cortar el ADN en una ubicación específica le permite editar el ADN en esa ubicación. Por lo tanto, puede usar Cas9 y una guía de ARN elegida para eliminar genes específicos de organismos, agregarles genes nuevos en lugares específicos, editar genes existentes, etc. Históricamente, este tipo de “edición del genoma” ha sido posible en ciertas bacterias y hongos, pero muy muy muy desafiante para los investigadores que trabajan con plantas, animales o incluso microbios esotéricos ligeramente más que E. coli. Además, Cas9 parece funcionar realmente bien en muchos organismos diferentes, incluidas muchas bacterias, levaduras, plantas, algas y células humanas (Big Deal # 1, ver referencias). Para endulzar aún más el trato, puede deshabilitar los dominios de nucleasa (las partes que cortan) y dirigir a Cas9 a “sentarse” en secuencias de ADN particulares cerca de genes, lo que se ha demostrado que reprime la expresión de esos genes (es decir, evita que se activen). en ARN y luego en proteínas, ver el dogma central de la biología molecular). Esto permite a los investigadores diseccionar genomas con una precisión increíble, incluso en organismos que previamente habían sido bastante intratables (Big Deal # 2).

En resumen, Cas9 parece ser la bala de plata de ingeniería genética que los biólogos en muchos campos han estado esperando generaciones (parafraseando a mí mismo). El descubrimiento de Cas9 hace posible la ingeniería genética de casi cualquier organismo a bajo precio, lo que ya ha abierto un montón de puertas para la investigación y la biotecnología.

Referencias

Jinek, M., Chylinski, K., Fonfara, I., Hauer, M., Doudna, J. a, y Charpentier, E. (2012). Una endonucleasa de ADN guiada por ARN dual programable en inmunidad bacteriana adaptativa. Science (Nueva York, NY) , 337 (6096), 816–21. doi: 10.1126 / science.1225829

Mali, P., Esvelt, KM e Church, GM (2013). Cas9 como una herramienta versátil para la biología de ingeniería. Métodos de la naturaleza , 10 (10), 957–63. doi: 10.1038 / nmeth.2649

Belhaj, K., Chaparro-Garcia, A., Kamoun, S. y Nekrasov, V. (2013). La edición del genoma de la planta es fácil: mutagénesis dirigida en plantas modelo y de cultivo utilizando el sistema CRISPR / Cas. Métodos vegetales , 9 (1), 39. doi: 10.1186 / 1746-4811-9-39

Gilbert, L. a, Larson, MH, Morsut, L., Liu, Z., Brar, G. a, Torres, SE, … Qi, LS (2013). Regulación guiada por ARN modular mediada por CRISPR de la transcripción en eucariotas. Cell , 154 (2), 442-51. doi: 10.1016 / j.cell.2013.06.044

CRISPR es en realidad un mecanismo de defensa antiguo y natural que se encuentra en una amplia gama de bacterias. Ya en la década de 1980, los científicos observaron un patrón extraño en algunos genomas bacterianos. Una secuencia de ADN se repetiría una y otra vez, con secuencias únicas entre las repeticiones. Llamaron a esta configuración extraña como C lustre R egular I Iterspaced S hort P alindromic R epeats ( CRISPR ). Originalmente en la década de 1970, mientras estudiaban varias arqueas y eubacterias, los científicos se encontraron con repeticiones que llamaron S hort R, por lo general, ritmos R repetidos. (SRSR) Más tarde, en la década de 2000, se reveló la naturaleza agrupada de estas secuencias y, por lo tanto, se denominó CRISPR (leído como más nítido). Los estudios posteriores revelaron que estas secuencias juegan un papel importante para defender las bacterias de cualquier infección por fagos, es decir, en la inmunidad adaptativa bacteriana.

Como mencioné anteriormente, estos son tramos cortos de secuencias de ADN en genomas bacterianos, en los que las bacterias ya se han encontrado con cualquier invasión de fagos en tiempos anteriores. Estas secuencias son repeticiones cortas, en su mayoría de 20-50 pb de tamaño y están separadas por una ‘secuencia espaciadora’ que es un artefacto de una invasión previa de fagos, es decir, la secuencia espaciadora es parte de la secuencia de ADN del fago, por lo que terminan protegiendo a las bacterias de cualquier fago posterior. invasión.

Dicha estructura de secuencia de díadas de los loci CRISPR conduce a la formación de un asa de horquilla como estructura secundaria, aunque la secuencia completa podría no ser completamente palindrómica. Estas repeticiones están separadas por separadores de longitud uniforme. En la mayoría de los casos, las secuencias espaciadoras son muy idénticas a las secuencias de ADN del fago. En ciertos casos, la secuencia espaciadora puede ser idéntica a las secuencias de ADN procariotas, lo que las convierte en auto-objetivo.

Los CRISPR son solo una parte de este sistema inmunitario bacteriano. La otra contraparte significativa es el C RISPR- como genes asociados ( genes Cas), estos genes codifican varias nucleasas. Estas proteínas Cas debido a su actividad nucleasa pueden cortar cualquier secuencia de ácido nucleico. Pero ahora surge la pregunta, ¿qué tiene de especial este sistema?

A medida que la región CRISPR se llena de ADN viral, se convierte en una galería molecular más buscada, que representa a los enemigos que ha encontrado el microbio. El microbio puede usar este ADN viral para convertir las enzimas Cas en armas guiadas con precisión. El microbio copia el material genético en cada espaciador en una molécula de ARN. Las enzimas Cas luego toman una de las moléculas de ARN y la acunan. Juntos, el ARN viral y el Cas Las enzimas se desplazan a través de la célula. Si encuentran material genético de un virus que coincide con el ARN CRISPR, el ARN se prende fuertemente. Las enzimas Cas luego cortan el ADN en dos, evitando que el virus se replique.

– Carl Zimmer

Al llegar a Cas9, Cas9 es una nucleasa ampliamente utilizada y famosa entre los científicos (aunque notoria entre los fagos 😉) y se aisló primero de la bacteria Spy o del nombre completo Streptococcus pyogenes. Ahora que sabemos cuál es la función nativa del sistema CRISPR / Cas9, pensemos qué maravillas puede hacer.

Conectando los puntos:

Cas9 es una nucleasa que corta / corta el ADN, mientras que el CRISPR es un conjunto de secuencias que guían al Cas9 sobre dónde cortar exactamente el ADN. Entonces, dado que el ADN es un tramo bastante largo de nucleótidos A, T, G, C, el CRISPR debe guiar al Cas9 a una secuencia específica de 20 pb (Cas9 identifica un tramo de secuencia de 20 pb). Entonces, todo lo que hacemos los biólogos es estudiar la parte de la secuencia de ADN que queremos cortar / diseñar eficientemente, y diseñar un “ARN guía CRISPR” que tenga una secuencia de 20 pb similar a la secuencia objetivo y una secuencia de ARN trazador para reclutamiento y recorte Propósito de la proteína Cas9. Entonces, todo lo que hay que hacer es diseñar esta secuencia de ARN de guía CRISPR y ordenarla clonada dentro de un vector adecuado (generalmente un plásmido). Tras la transfección en las células, el ARN guía CRISPR y Cas9 harán su trabajo de manera bastante eficiente. Alternativamente, también puede diseñar una secuencia corregida de cierto gen defectuoso (generalmente en forma de oligo-nucleótido) y co-transfectarla en organismos / líneas celulares adecuadas que alberguen el gen defectuoso del intestino. Esto conducirá a la eliminación de la parte defectuosa del gen y a la inserción de la parte correcta.

Del mismo modo, este sistema también se puede utilizar para generar eficazmente variedades mutantes de genes particulares para experimentos biológicos. Los procesos tradicionales no logran hacerlo con eficiencia y requieren principalmente una gran cantidad de cría e incluso pueden costarles la vida a varios ratones y también consume mucho tiempo. El sistema CRISPR puede usarse eficientemente para mutar cualquier gen de interés y también con buena reproducibilidad. Además, este sistema se puede utilizar para manipular cualquier genoma de un organismo, incluido el de los humanos.

La única desventaja detrás de esta técnica es la desviación, es decir, el Cas9 también podría cortar una región de 20 pb que coincide con la secuencia de ARN de la Guía, pero no está en otro lugar del genoma. Varias personas han estado tratando de optimizar este artefacto fuera de los objetivos mediante varios enfoques de cálculo, así como utilizando diferentes variantes Cas de variantes Cpf. No iré allí ya que es una pregunta completamente diferente para abordar.

Puede consultar este enlace que describe uno de los tratamientos humanos exitosos del sistema CRISPR / Cas9: una terapia celular no probada en humanos salva a un bebé con cáncer

Y algunos videos interactivos que ayudarán a una fácil comprensión:

Espero que esto califique lo suficiente como para responder a su pregunta.

Gracias 🙂

Intentaré mantenerlo lo más simple posible.

Algunas bacterias (p. Ej., E. coli) han desarrollado un sistema inmunitario para luchar contra los elementos genéticos extraños como los bacteriófagos y los virus que comúnmente los atacan.

Básicamente, CRISPR / Cas9 corta el ADN extraño (Bacteriófagos y Virus) y lo une un poco detrás (como una cola de secuencias llamadas Espaciadores) para reconocer el Virus la próxima vez (Memoria).

CRISPR / Cas9 induce mutaciones en el ADN objetivo mediante el uso de dos moléculas.

1. Enzima Cas9 : Actúa como tijeras moleculares para escindir el ADN objetivo.

2. ARN : hay un ARN guía (prediseñado), que está encerrado dentro de una cadena de ARN más larga que se une a la secuencia objetivo y guía a la enzima Cas9 para que se una a la secuencia objetivo.

Algo como esto.

Por favor, disculpe el mal dibujo.

Entonces, ¿qué sucede si el ADN se escinde en un sitio?

El sistema de reparación natural de la célula entra en acción e intenta reparar el ADN agregando secuencias a los sitios rotos. Ahora, el mecanismo de reparación del ADN natural no siempre es perfecto y esto provoca mutaciones llamadas “mutaciones puntuales”.

CRISPR es pobre en hacer modificaciones precisas de ADN a medida que se agregan y eliminan bases al azar.

Aunque se puede aplicar para eliminar Oncogenes, existe una buena posibilidad de que surjan otros trastornos debido a tales mutaciones puntuales.

Por sus propiedades, el sistema CRISPR / Cas9 ( repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente espaciadas en clúster) se está utilizando como herramienta de edición en ingeniería genética para alterar las secuencias como se desee.

Los científicos planean realizar su primer rastro usando esto en humanos para ver su acción en las células cancerosas. Entonces, la idea es extraer las células T y dividirlas en sitios específicos para eliminar las secuencias de codificación del Cáncer y reemplazarlas con secuencias complementarias que eviten que las células del Cáncer ataquen a las células sanas. Estas células T se multiplican in vitro y luego se reintroducen en el paciente.

Gracias.

Descubrimiento

Las secuencias CRISPR se identificaron por primera vez en bacterias en 1987, pero no se caracterizaron en ese momento. Para entender cómo se descubrió, considere una situación hipotética. La agencia de inteligencia de un país ha recibido información sobre un ataque planeado por un criminal conocido. Tan pronto como llega, es detectado por una gran cantidad de cámaras de seguridad. Esta información fotográfica se entrega a las fuerzas especiales o al ejército, quienes salen a buscarlo basándose en la inteligencia que finalmente neutraliza la amenaza y protege al país. Algo microscópico está sucediendo también en el mundo microscópico. Las bacterias son constantemente atacadas por virus llamados bacteriófagos. Estos virus insertan su ADN en la bacteria, producen muchos de esos virus dentro de la bacteria y finalmente matan la bacteria para salir e infectar a otras bacterias. Al principio de la evolución, las bacterias desarrollaron algunos mecanismos especiales para protegerse de estos invasores virales. Tan pronto como el ADN extraño ( el criminal en nuestra historia ) ingresa a la célula bacteriana, las secuencias cortas del ADN extraño se incorporan al ADN bacteriano en ciertos sitios llamados CRISPR, un acrónimo para un nombre largo y verboso (repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas regularmente ) El locus CRISPR ahora contiene información contra la amenaza entrante. Además, al lado del locus CRISPR están los genes Cas que producen proteínas como Cas9 ( similar a nuestras Fuerzas Especiales / Militares ) que eventualmente cortarían el ADN extraño. El locus CRISPR se transcribe en ARN no codificantes (crisprRNA que contiene secuencias complementarias contra el ADN viral y el tracrRNA). En un lenguaje simplificado, se convierte en una molécula especial, que puede unirse al ADN extraño en regiones específicas ( como una fotografía del criminal ). La proteína Cas9 junto con estas moléculas luego cazan la amenaza y la cortan, protegiendo así la célula y permitiéndole sobrevivir.

Aplicación en beneficio de la vida humana y animal.

Debido a los esfuerzos de la Dra. Jennifer Doudna, bioquímica de la Universidad de California, Berkeley, en colaboración con la Dra. Emmanuelle Charpentier, quien dedujo un enfoque para aplicar la tecnología CRISPR a cualquier sistema biológico (no solo bacterias), los científicos ahora pueden programe la parte de ARN de este sistema contra una secuencia diana específica de cualquier organismo (no solo virus) y córtela utilizando la proteína Cas. Una vez que se corta el ADN objetivo (algún gen funcional), la célula emplea mecanismos especiales de reparación de ADN para reparar el daño y evitar que la célula muera. Los mecanismos de reparación como NHEJ o la recombinación homóloga introducen algunos cambios (mutaciones) en la información original, evitando así la producción de la proteína o la producción de nueva proteína que no estaba presente inicialmente, respectivamente. Por lo tanto, en lugar de esperar a que el criminal venga al país, se pueden generar fotografías de todos los criminales utilizando la inteligencia disponible, y se pueden enviar fuerzas especiales a esos lugares en particular para neutralizarlos. Por ejemplo, los científicos han usado este método para cambiar el color de los ratones de negro a blanco. El gen para el color negro en ratones se editó utilizando esta tecnología CRISPR / Cas. Como resultado, la proteína responsable de dar color negro a los ratones ya no se produce, dando lugar a ratones no coloreados (blancos) que de otro modo serían normales.

Esto fue fascinante, simplemente por la simplicidad con la que se podían realizar tales modificaciones genéticas. Las tecnologías de edición de genes han estado en uso desde hace un tiempo, con proteínas de diseño como Zinc Finger Nucleases y TALEN, que se utilizan en muchos laboratorios de todo el mundo para realizar cambios en la composición genética. Sin embargo, estas tecnologías son laboriosas y necesitan una proteína diferente para cada objetivo, lo que no solo es difícil sino también costoso. En las propias palabras del Dr. Doudna, los métodos más antiguos eran como volver a cablear la computadora de acuerdo con las necesidades de un programa que necesita ser instalado, mientras que CRISPR es como un nuevo software, que puede programarse fácilmente de acuerdo con el sistema informático. No es necesario enfatizar la importancia de esta tecnología en el mejoramiento de la vida humana y animal. Desde hacer que los cultivos sean más resistentes al estrés abiótico, como las sequías y las condiciones del suelo salado, hasta hacer que las células cancerosas sean más susceptibles a la quimioterapia; desde el impulso genético que podría propagar rápidamente un gen a través de una población hasta la eliminación del VIH de las células infectadas en cultivo, los científicos han podido lograr resultados sorprendentes utilizando la tecnología CRISPR con una eficiencia extremadamente alta. Potencialmente podríamos resolver el hambre mundial mediante el uso adecuado de este método. En el futuro, se podría lograr el nacimiento de ” bebés de diseño “, niños con características perfectas como altura, apariencia e inteligencia. Sin embargo, cada moneda tiene dos caras y las implicaciones éticas de este sistema son enormes. Y así, surge la pregunta: ¿PODEMOS JUGAR A DIOS?

¿Podemos jugar a DIOS?

En febrero de 2014, los científicos chinos utilizaron CRISPR para crear mutaciones personalizadas en los genomas de los embriones de monos cinomolgos, monos que son los parientes evolutivos más cercanos de los humanos. Los monos nacidos tenían la mutación en todas sus células, incluidas las células germinales, lo que también permitiría que sus progenies tengan esas mutaciones. En abril de 2015, un estudio de otro grupo de científicos chinos utilizó CRISPR para diseñar embriones humanos no viables cuando intentaron corregir el gen mutado que conduce a una beta-talasemia grave. Sin embargo, la tasa de éxito fue muy inferior en ese caso particular y encontraron mutaciones graves fuera del objetivo, cambios en algunos otros genes que el propuesto, lo que los llevó a detener la investigación. Estas historias provocaron una gran controversia y obtuvieron una cantidad de atención sin precedentes debido a las implicaciones éticas. La modificación de los embriones crea cambios heredables que podrían conducir a resultados impredecibles en las generaciones futuras. Pequeños errores en la orientación o entrega o realmente cualquier aspecto de esta tecnología podrían llevar a las futuras generaciones a nacer con problemas devastadores. Y por todas estas razones, esta tecnología tiene que ser regulada y debemos usarla sabiamente. Se están celebrando reuniones entre los principales científicos para ayudar a regular esta tecnología y una de esas reuniones abogó por la comunidad científica para evitar el uso de esta tecnología para modificar embriones humanos hasta que la eficiencia y la precisión de esta técnica aumentaron aún más. Sin embargo, es muy importante que la gente común sea educada sobre este progreso y ayude a los responsables políticos a adoptar una postura progresista pero éticamente correcta sobre el avance de este método. En conclusión, admiro esta cita de la Dra. Jennifer Doudna sobre la necesidad de tener precaución en la edición de genes: “Cuando tenga noventa años, ¿miraré hacia atrás y me alegraré de lo que hemos logrado con esta tecnología? ¿O desearé ¿Nunca había descubierto cómo funciona?

Adoptado de mi propio blog: Jugar a ‘DIOS’.

Jugar a ser Dios’

Las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente espaciadas ( CRISPR , pronunciadas más nítidas ) son segmentos de ADN procariótico que contienen secuencias de bases cortas y repetitivas. Estos juegan un papel clave en un sistema de defensa bacteriano y forman la base de una tecnología de edición del genoma conocida como CRISPR-Cas9 que permite la modificación permanente de genes dentro de los organismos.

En una repetición palindrómica, la secuencia de nucleótidos es la misma en ambas direcciones. Cada repetición es seguida por segmentos cortos de ADN espaciador de exposiciones previas a ADN extraño (por ejemplo, un virus o plásmido).

Pequeños grupos de genes cas (sistema asociado a CRISPR) se encuentran junto a las secuencias de CRISPR.

El sistema CRISPR / Cas es un sistema inmunitario procariota que confiere resistencia a elementos genéticos extraños como los presentes en los plásmidos y fagos que proporciona una forma de inmunidad adquirida. El ARN que alberga la secuencia espaciadora ayuda a las proteínas Cas a reconocer y cortar el ADN exógeno. Otras proteínas Cas guiadas por ARN cortan ARN extraño.

Los CRISPR se encuentran en aproximadamente el 40% de los genomas bacterianos secuenciados y el 90% de las arqueas secuenciadas.

Se ha modificado una versión simple del sistema CRISPR / Cas, CRISPR / Cas9, para editar genomas. Al administrar la nucleasa Cas9 complejada con un ARN guía sintético (ARNg) en una célula, el genoma de la célula se puede cortar en la ubicación deseada, lo que permite la eliminación de genes existentes y / o la adición de otros nuevos.

Las técnicas de edición del genoma CRISPR / Cas tienen muchas aplicaciones potenciales, incluida la mejora de medicamentos y semillas de cultivos. El uso del complejo CRISPR / Cas9-gRNA para la edición del genoma fue la elección de AAAS para el avance del año en 2015. Se han planteado preocupaciones bioéticas sobre la posibilidad de utilizar CRISPR para la edición de la línea germinal.

Fuente de la imagen: Google

Gracias.

Hay un “video de Nature” sobre los principios generales del método CRISPR, “edición de genes con nucleasas diseñadas” de 2011, un complemento visual de la explicación clara de Daniel. El orador, sin embargo, solo habla de los métodos de dedo de zinc y TALEN. CRISPR vino después. Entonces, en lugar de los dedos de zinc o los efectores TAL que se usan junto con las tijeras (nucleasas) en el video, en el caso de CRISPR, es un segmento de ARN (complementario a la región de ADN de interés) que se une a las tijeras ( nucleasas).

Referencias
Edición de genes nucleasas, métodos de la naturaleza, 28 de diciembre de 2011
Más opciones para la edición de genes, métodos de la naturaleza, agosto de 2011
The CRISPR Craze, Science, agosto de 2013

” CRISPR ” (pronunciado “más nítido”) significa Repeticiones Palindrómicas Cortas Intercaladas y Agrupadas regularmente, que son el sello distintivo de un sistema de defensa bacteriano que forma la base de la popular tecnología de edición del genoma CRISPR-Cas9.

Los CRISPR fueron descubiertos por primera vez en arqueas (y luego en bacterias), por Francisco Mojica, un científico de la Universidad de Alicante en España.

En enero de 2013, Feng Zhang en el Broad Institute y el MIT publicaron el primer método para diseñar CRISPR para editar el genoma en células humanas y de ratón.

Las secuencias “espaciadoras” CRISPR se transcriben en secuencias cortas de ARN (“ARN CRISPR” o “ARNcr”) capaces de guiar el sistema para que coincida con las secuencias de ADN.

La investigación también sugiere que CRISPR-Cas9 se puede utilizar para atacar y modificar “errores tipográficos” en la secuencia de tres mil millones de letras del genoma humano en un esfuerzo por tratar la enfermedad genética.

Aplicaciones de CRISPR:

Crispr ayuda a comprender cómo funciona el cuerpo humano y cómo las mutaciones genéticas conducen a la enfermedad.

Se utiliza para reescribir el genoma de plantas, animales y seres humanos.

Corrija los trastornos hereditarios de la sangre, como la anemia falciforme, o haga que las personas sean resistentes a los virus como el VIH.

Aprenda los conceptos básicos de CRISPR en Preguntas y respuestas sobre CRISPR

Mire más videos CRISPR en CRISPR Gene Editing – YouTube

Vea videos de Ciencia y Tecnología en la aplicación de Android en https://play.google.com/store/ap …

CRISPR es un acrónimo que representa “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas”, o CRISPR para abreviar. Estaban repitiendo secuencias de ADN idénticas encontradas en algunos microbios, desglosando una sección que los microbios usaban para almacenar fragmentos de virus que habían derrotado con éxito al atacar al microbio previamente, como una galería ‘más buscada’, por lo que la próxima vez que encontró otro virus como eso, lo reconocerá inmediatamente de esa secuencia cortada. Luego se mueve a lo largo del virus a esa ubicación en la cadena de ADN del virus, y usa una enzima para cortar el ADN del virus en esa ubicación, evitando que se replique. Un sistema de armas autoinmunes utilizado por algunos microbios, como algunos que se encuentran en el yogur, para defenderse contra los virus. Lo importante es que la enzima corta el ADN del virus justo en el lugar que designa el gRNA (el fragmento de ARN guía almacenado en el espacio CRISPR).

Jennifer Doudna, una científica de investigación bastante brillante en la Universidad de California en Berkeley, se dio cuenta de que esto podría usarse como un microescalpelo molecular guiado con precisión para extraer una sección exacta específica de ADN de casi cualquier especie. Una vez hecho esto, una sección sustituta que ha sido cortada de otro organismo puede insertarse fácilmente en la sección que falta, y ahora tiene el plan para un nuevo organismo híbrido. La enzima comúnmente utilizada ahora es Cas9, por lo que el proceso se conoce con frecuencia como CRISPR-Cas9.

CRISPR es un método biotecnológico destinado a la manipulación genética de bacterias, utilizando ADN de virus que han afectado a esta bacteria. El método es esencialmente un medio para obtener la información necesaria para realizar la edición del genoma y la modificación permanente del gen.

Avi se ha dirigido a Cas9. Diré que la razón por la que todos están tan entusiasmados con esto es su potencial termotéutico. Muchos, muchos trastornos genéticos humanos son el resultado de mutaciones de un solo punto en el ADN donde la base de ADN cambia de, por ejemplo, A-> G. CRISPR / Cas9 nos da una forma de corregir esas mutaciones. Por ejemplo, la G podría cambiarse a A en una célula ES mutante y la enfermedad puede evitarse.
Esto es, por supuesto, en principio. Todavía hay un largo camino por recorrer antes de que se convierta en realidad.

Si eres un chico de ciencias de la computación, podrías entender mi ananlogía. CRISPER es un lenguaje de programación para reprogramar la biología. Al igual que el software de la computadora está compuesto por dos bits: 0s y 1s, de manera similar el genoma humano está compuesto por 4 bits: A, G, C y T. CRISPR Cas9 puede reprogramar células vivas en cualquier organismo al igual que lo hace en los softwares. La tecnología todavía está en una etapa muy incipiente, está en una etapa en la que es como un lenguaje de nivel ensamblador que trabaja en bits directamente; aún no se han creado lenguajes de nivel superior, bibliotecas, marcos, API, protocolos.

Visto el ejemplo de este nuevo estudio en PLOS Pathogens . Muestra cómo CRISPR podría usarse contra diferentes tipos de herpesvirus e incluso erradicar el ADN viral que se esconde en las células, en algunos casos de infecciones latentes.

Si no alimentamos al mundo, eventualmente se alimentará de nosotros. Los desastres, los errores, el cambio climático, el calor, la sequía son problemas que los agrónomos han estado tratando de resolver. La ONU y los expertos dicen que la producción mundial de alimentos debe duplicarse para 2050, momento en el que la población mundial habrá superado los 9 mil millones. La diferencia que CRISPR puede hacer es increíble. Permite a los científicos concentrarse en un gen y activarlo o desactivarlo. Vea la explicación completa en este artículo sobre el papel de CRISPR en la erradicación del hambre … http: //samdailytimes.blogspot.co…

En términos de Layman, CRISPR es un sistema inmune bacteriano que puede atacar el ADN utilizando algunos ARN como guía. Un sistema de modificación CRISPR es un artefacto que imita un sistema CRISPR mediante un vector que podemos usar para apuntar y modificar genes.

Aquí hay una buena descripción general:

https://www.quantamagazine.org/2 …

CRISPR = C lustroso R egularmente – Espacios repetitivos alindrómicos de S hort P espaciados

Cas9 = C RISPR como proteína sociada 9