CRISPR സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് പല്ലിയിലെ ആദ്യത്തെ വിജയകരമായ ജീൻ എഡിറ്റിംഗ്

പല്ലിയിലെ ജനിതക കൃത്രിമത്വത്തിന്റെ ഈ ആദ്യ സംഭവം ഉരഗങ്ങളുടെ പരിണാമത്തെയും വികാസത്തെയും കുറിച്ച് കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കാൻ സഹായിക്കുന്ന ഒരു മാതൃകാ ജീവിയെ സൃഷ്ടിച്ചു.

CRISPR-Cas9 അല്ലെങ്കിൽ ലളിതമായി CRISPR അതുല്യവും വേഗതയേറിയതും വിലകുറഞ്ഞതുമാണ് ജീൻ ഒരു ജീനോമിന്റെ എഡിറ്റിംഗ് പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കുന്ന എഡിറ്റിംഗ് ടൂൾ ഇല്ലാതാക്കി, ചേർത്തു അല്ലെങ്കിൽ മാറ്റുന്നു ഡിഎൻഎ. CRISPR എന്നതിന്റെ ചുരുക്കെഴുത്ത് 'ക്ലസ്റ്റേർഡ് റെഗുലർലി ഇന്റർ-സ്പേസ്ഡ് പാലിൻഡ്രോമിക് റിപ്പീറ്റുകൾ' എന്നാണ്. എഡിറ്റിംഗിനായി ഉപയോഗിച്ച മുൻ രീതികളേക്കാൾ ലളിതവും കൂടുതൽ കൃത്യവുമാണ് ഈ ഉപകരണം ഡിഎൻഎ.

CRISPR-Cas9 ടൂൾ ജീവികളെ സൈഗോട്ട് (ഒരു കോശം) ഘട്ടത്തിൽ കുത്തിവയ്ക്കുന്നത് (a) Cas9 എൻസൈം കൊണ്ട് നിർമ്മിച്ച ഒരു ഡിഎൻഎ നിർമ്മിതിയാണ്, അത് 'കത്രിക' ആയി വർത്തിക്കുകയും DNA യുടെ ഒരു ഭാഗം മുറിക്കാനോ ഇല്ലാതാക്കാനോ കഴിയും, (b) RNA-യെ നയിക്കുന്ന ഒരു ക്രമം. ടാർഗെറ്റ് ജീനുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, അങ്ങനെ Cas9 എൻസൈമിനെ ലക്ഷ്യ സ്ഥാനത്തേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഡിഎൻഎയുടെ ഒരു ടാർഗെറ്റ് വിഭാഗം മുറിച്ചുകഴിഞ്ഞാൽ, സെല്ലിന്റെ ഡിഎൻഎ റിപ്പയർ മെഷിനറി ശേഷിക്കുന്ന സ്ട്രോണ്ടുമായി വീണ്ടും ചേരുകയും, ഈ പ്രക്രിയയിൽ, ടാർഗറ്റ് ചെയ്ത ജീനിനെ നിശബ്ദമാക്കുകയും ചെയ്യും. അല്ലെങ്കിൽ ഹോമോളജി ഡയറക്‌ട് റിപ്പയർ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയിൽ പുതിയ പരിഷ്‌ക്കരിച്ച DNA ടെംപ്ലേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് ജീൻ 'തിരുത്താൻ' കഴിയും. അങ്ങനെ, CRISPR-Cas9 ടൂൾ കുത്തിവയ്പ്പിലൂടെ ജനിതക മാറ്റങ്ങൾ അനുവദിക്കുന്നു ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ഒരു ഏകകോശ ബീജസങ്കലനം ചെയ്ത മുട്ടയിലേക്കുള്ള പരിഹാരങ്ങൾ. ഈ പ്രക്രിയ എല്ലാ തുടർന്നുള്ള കോശങ്ങളിലും ഒരു ജനിതക വ്യതിയാനത്തിന് (മ്യൂട്ടേഷൻ) കാരണമാകുന്നു, അത് ജീൻ പ്രവർത്തനത്തെ ബാധിക്കുന്നു.

CRISPR-Cas9 മത്സ്യം, പക്ഷികൾ, സസ്തനികൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ പല ജീവികളിലും പതിവായി ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, ഉരഗങ്ങളെ ജനിതകമായി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിൽ ഇതുവരെ വിജയിച്ചിട്ടില്ല. ഇത് പ്രധാനമായും രണ്ട് തടസ്സങ്ങൾ മൂലമാണ്. ആദ്യം, പെൺ ഉരഗങ്ങൾ ബീജത്തെ അവയുടെ അണ്ഡവാഹിനിയിൽ ദീർഘകാലത്തേക്ക് സംഭരിക്കുന്നു, ഇത് ബീജസങ്കലനത്തിന്റെ കൃത്യമായ സമയം നിർണ്ണയിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്. രണ്ടാമതായി, ഉരഗങ്ങളുടെ മുട്ടകളുടെ ഫിസിയോളജിക്ക് വഴങ്ങുന്ന മുട്ട ഷെല്ലുകൾ, ഉള്ളിൽ വായുസഞ്ചാരമില്ലാത്ത ദുർബലത എന്നിങ്ങനെ നിരവധി സവിശേഷതകൾ ഉണ്ട്, ഇത് വിള്ളലോ കേടുപാടുകളോ ഉണ്ടാക്കാതെ ഭ്രൂണങ്ങളെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് വെല്ലുവിളിയാക്കുന്നു.

അപ്ലോഡ് ചെയ്ത ഒരു ലേഖനത്തിൽ bioRxiv 31 മാർച്ച് 2019 ന്, CRISPR-Cas9 ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗത്തിൻ്റെ വികസനവും പരിശോധനയും ഗവേഷകർ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ആദ്യമായി ഉരഗങ്ങളിൽ. പഠനത്തിൽ തിരഞ്ഞെടുത്ത ഉരഗ ഇനം ഉഷ്ണമേഖലാ പ്രദേശമായിരുന്നു പല്ലി വിളിച്ചു അനോലിസ് സാഗ്രീ അല്ലെങ്കിൽ കരീബിയനിൽ വ്യാപകമായ ബ്രൗൺ അനോൽ. യുഎസിലെ ഫ്‌ളോറിഡയിലെ ഒരു വന്യമേഖലയിൽനിന്നാണ് പഠനത്തിൽ ഉൾപ്പെട്ട പല്ലികളെ കണ്ടെത്തിയത്. ഈ ഇനം അതിന്റെ ചെറിയ വലിപ്പം, നീണ്ട പ്രജനന കാലം, രണ്ട് തലമുറകൾക്കിടയിലുള്ള താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ ശരാശരി സമയം എന്നിവ കാരണം പഠനത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്.

നിലവിൽ ഉരഗങ്ങൾ നേരിടുന്ന പരിമിതികൾ മറികടക്കാൻ, ബീജസങ്കലനത്തിന് മുമ്പ് മുട്ടകൾ പെൺ പല്ലികളുടെ അണ്ഡാശയത്തിലായിരിക്കുമ്പോൾ ഗവേഷകർ CRISPR ഘടകങ്ങളെ പക്വതയില്ലാത്ത മുട്ടകളിലേക്ക് സൂക്ഷ്മമായി കുത്തിവച്ചു. പല്ലികളിലെ ചർമ്മത്തിന്റെ പിഗ്മെന്റേഷൻ നിയന്ത്രിക്കുന്ന ഒരു എൻസൈം ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്ന ടൈറോസിനേസ് ജീനിനെയാണ് അവർ ലക്ഷ്യമിട്ടത്, ഈ ജീൻ നീക്കം ചെയ്താൽ പല്ലി ഒരു ആൽബിനോ ആയി ജനിക്കും. ഈ വ്യക്തമായ പിഗ്മെന്റേഷൻ ഫിനോടൈപ്പാണ് ടൈറോസിനേസ് ജീൻ തിരഞ്ഞെടുക്കാനുള്ള കാരണം. സൂക്ഷ്മമായി കുത്തിവച്ച മുട്ടകൾ പിന്നീട് സ്ത്രീയുടെ ഉള്ളിൽ പക്വത പ്രാപിക്കുകയും പിന്നീട് ഒരു പുരുഷ ബീജം അല്ലെങ്കിൽ സംഭരിച്ച ബീജം ഉപയോഗിച്ച് സ്വാഭാവികമായി ബീജസങ്കലനം നടത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

തൽഫലമായി, ടൈറോസിനേസ് ജീൻ നിർജ്ജീവമാക്കിയെന്ന് സ്ഥിരീകരിക്കുന്ന നാല് ആൽബിനോ പല്ലികൾ ഏതാനും ആഴ്ചകൾക്ക് ശേഷം ജനിച്ചു. ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് പ്രക്രിയ വിജയകരമായിരുന്നു. രണ്ട് മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്നും എഡിറ്റ് ചെയ്ത ജീൻ സന്തതിയിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, അമ്മയുടെ പക്വതയില്ലാത്ത അണ്ഡാശയത്തിൽ CRISPR ഘടകങ്ങൾ വളരെക്കാലം സജീവമായി തുടരുകയും ബീജസങ്കലനത്തിനു ശേഷമുള്ള പിതൃ ജീനുകളെ പരിവർത്തനം ചെയ്യുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ, മ്യൂട്ടൻ്റ് ആൽബിനോ പല്ലികൾ അമ്മയിൽ നിന്നും പിതാവിൽ നിന്നും പാരമ്പര്യമായി ലഭിച്ച ജീനുകളിൽ കൃത്രിമ ടൈറോസിനേസ് പ്രദർശിപ്പിച്ചു, കാരണം ആൽബിനിസം രണ്ട് മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്നും പാരമ്പര്യമായി ലഭിച്ച ഒരു സ്വഭാവമാണ്.

ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ ഉരഗങ്ങളെ ഫലപ്രദമായി ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആദ്യ പഠനമാണിത്. ഇതുവരെയുള്ള സമീപനങ്ങൾ വിജയിക്കാത്ത പാമ്പുകൾ പോലെയുള്ള മറ്റ് പല്ലി ഇനങ്ങളിലും ഗവേഷണത്തിന് സമാനമായ രീതിയിൽ പ്രവർത്തിക്കാനാകും. ഉരഗങ്ങളുടെ പരിണാമത്തെയും വികാസത്തെയും കുറിച്ച് കൂടുതൽ മനസ്സിലാക്കാൻ ഈ കൃതി സഹായിക്കും.

***

{ഈ പഠനം നിലവിൽ സമപ്രായക്കാരുടെ അവലോകനത്തിനായി സമർപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. ഉദ്ധരിച്ച ഉറവിടങ്ങളുടെ(കളുടെ) ലിസ്റ്റിൽ താഴെ നൽകിയിരിക്കുന്ന DOI ലിങ്ക് ക്ലിക്ക് ചെയ്ത് നിങ്ങൾക്ക് പ്രീപ്രിന്റ് പതിപ്പ് വായിക്കാം}

ഉറവിടം (ങ്ങൾ)

റാസിസ് എഎം തുടങ്ങിയവർ. 2019. പ്രീപ്രിൻ്റ്. CRISPR-Cas9 ജീൻ എഡിറ്റിംഗ് ബീജസങ്കലനം ചെയ്യാത്ത ഓസൈറ്റുകളുടെ മൈക്രോ ഇൻജക്ഷൻ വഴി പല്ലികളിൽ. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/591446