Úprava genómu

Autor: Leandro Alegsa

07-11-2021

Úprava genómu je druh genetického inžinierstva.

DNA sa vkladá, nahrádza alebo odstraňuje z genómu pomocou umelo vytvorených nukleáz alebo "molekulárnych nožníc". Nukleázy vytvárajú špecifické dvojvláknové zlomy (DSB) na požadovaných miestach genómu. Vlastné mechanizmy bunky opravujú vyvolané zlomy prirodzenými procesmi.

V súčasnosti sa používajú štyri rodiny upravených nukleáz.

Aby sme pochopili funkciu génu alebo proteínu, zasiahneme do neho sekvenčne špecifickým spôsobom a sledujeme jeho účinky na organizmus. V niektorých organizmoch je však ťažké alebo nemožné vykonať mutáciu špecifickú pre dané miesto. Preto sa musia použiť nepriamejšie metódy. Príkladmi sú napr:

Umlčanie génu záujmu pomocou krátkej RNA interferencie (siRNA). Narušenie génu pomocou siRNA však môže byť variabilné a neúplné.

Úprava genómu pomocou nukleáz, ako je ZFN. To sa líši od siRNA. Upravená nukleáza (enzým, ktorý reže DNA) je schopná modifikovať väzbu DNA. Preto môže v zásade prerezať akúkoľvek cieľovú pozíciu v genóme a zaviesť zmenu sekvencií pre gény, ktoré nemôžu byť špecificky zamerané konvenčnou RNAi.

Časopis Nature Methods zvolil editáciu genómu za metódu roka 2011. Táto technika sa už používa, ale implantácia upravených embryí do ženy zatiaľ nie je povolená.

Metóda CRISPR/Cas9

V roku 2017 bol tento systém vyhlásený za jeden z najväčších vedeckých úspechov roka. Cas9 je enzým, ktorý s vodiacou RNA dokáže do genómu vložiť novú sekvenciu DNA. Sir John Skehel povedal: "To vám môže umožniť vyradiť konkrétny gén v bunke alebo zaviesť konkrétny gén, alebo opraviť konkrétny zmutovaný gén, ktorý chcete, aby fungoval lepšie."

Otázky a odpovede

Otázka: Čo je to úprava genómu?

Odpoveď: Úprava genómu je druh genetického inžinierstva, pri ktorom sa DNA vkladá, nahrádza alebo odstraňuje z genómu pomocou umelo vytvorených nukleáz alebo "molekulárnych nožníc".

Otázka: Ako sa umelé nukleázy používajú pri úprave genómu?

Odpoveď: Upravené nukleázy vytvárajú špecifické dvojvláknové zlomy (DSB) na požadovaných miestach genómu. Vlastné mechanizmy bunky opravujú vyvolané zlomy prirodzenými procesmi.

Otázka: Aké sú príklady nepriamych metód používaných na pochopenie funkcie génov?

Odpoveď: Medzi príklady patrí umlčanie záujmového génu pomocou krátkej interferencie RNA (siRNA) a použitie upravených nukleáz, ako je ZFN, na modifikáciu väzby DNA a prerezanie ľubovoľného cieľového miesta v genóme.

Otázka: Prečo bola editácia genómu vybraná ako metóda roka 2011 v časopise Nature Methods?

Odpoveď: Editáciu genómu si organizácia Nature Methods vybrala za metódu roka 2011, pretože sa už používa, ale implantácia upravených embryí do ženy zatiaľ nie je povolená.

Otázka: Existujú rôzne typy upravených nukleáz, ktoré možno použiť na editáciu genómu?

Odpoveď: Áno, existujú štyri rodiny upravených nukleáz, ktoré možno použiť na úpravu genómu.

Otázka: Ako sa siRNA líši od iných metód na pochopenie funkcie génov?

Odpoveď: SiRNA sa líši od iných metód, pretože zahŕňa skôr umlčovanie génov než ich priamu modifikáciu enzýmom, ako je ZFN.

Otázka: Je v súčasnosti povolené implantovať upravené embryá do ženy?

Odpoveď: Nie, implantácia modifikovaných embryí do ženy nie je v súčasnosti povolená.