A Rockefeller Egyetem valamint a Berkeley-i Kaliforniai Egyetem szakértői most azonban megtalálták a módot arra, hogy gyakrabban vegyék rá a baktériumokat az információk elraktározására. Eredményeikről a Molecular Cellben számoltak be.
Luciano Marraffini, a Rockefeller Egyetem Bakteriológiai Laboratóriumának feje és a tanulmány vezető szerzője szerint a CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), azaz a baktériumok genomjában található rövid, ismétlődő DNS-szakaszok együttese el tudja tárolni a korábban megismert vírusok DNS-ének töredékeit. Ezzel gyakorlatilag meg van bennük az adottság az emlékezésre.
A természetben azonban ezek a raktározási események csak igen ritkán történnek meg
– állapította meg a kutató.
A szakértő hozzátette, vizsgálataik során sikerült felismerniük egy olyan mutációt, mellyel a vírusok genetikai adatainak raktározása százszor nagyobb valószínűséggel történik meg. Marraffini úgy gondolja, a felfedezésnek köszönhetően egy olyan eszköz került a kutatók kezébe, melyet világszerte több laborban tudnak majd hasznosítani.
Számtalan lehetőség van a rendszerben
Ha a baktérium egy olyan vírussal találkozik, melyet a CRISPR már korábban rögzített, az organizmusban található egyik enzim, a Cas9 felkerekedik, hogy elpusztítsa a betolakodót. A rendszer annyira precíz, hogy a kutatók számára is remek eszközt biztosít a genomok szerkesztésére, igaz, a szakértők újabb és újabb felhasználási módok után keresnek.
A jelenlegi vizsgálatokban a tudósok véletlenszerűen vezettek be a mutációkat a Cas9 génjébe, és észrevették, hogy az egyiknek köszönhetően a baktériumok könnyebben tudták megőrizni az információkat.
Normál esetben amikor a kutatók 100 000 bakteriális sejtet akarnak rávenni egy halálos vírus adatainak megjegyzésére, csupán egyetlen sejt tudja elraktározni a DNS-töredéket, amely lehetővé teszi a jövőbeli támadások kivédését. A mutációnak köszönhetően azonban elképesztő javulás állt be:
A jelenség felfedezése szinte az összes projektet előrelendítette Marraffini laborjában. A mutációval felturbózott mikrobáknak köszönhetően a szakértők sokkal többet tudhatnak meg a CRISPR különböző aspektusairól.
Az eszközben számtalan lehetőség van még, igaz, a többségüket nem a közeljövőben fogják megismerni. Néhány szintetikus biológus – azaz azok a kutatók, akik új biológiai gépeket hoznak létre – úgy gondolja, hogy egy átalakított CRISPR-szerű rendszerrel információkat lehetne gyűjteni a neuronok aktivitásáról, a sejtek környezeti ingerekre történő reakcióiról, vagy az áttétet okozó rákos sejtek pályájáról.
Bár továbbra is rengeteg az akadály az efféle rendszerek kialakítása előtt, a mutáció felfedezése mindenképp közelebb hozza a szakértőket a megoldáshoz.
Miért nincs meg a természetben?
A felfedezés felvet egy fontos kérdést: ha a mutáció ilyen szinten javítja a baktériumok védekezőképességét, vajon miért nem fejlődött ki a természetben?
Robert Heler, a kutatáson dolgozó egyetemi hallgató szerint a választ magánál a CRISPR-nél kell keresni. Bár a rendszer alapvetően megvédi a sejteket, bizonyos esetekben mégis “mellélő”, és a támadó vírus helyett a gazdasejtet szeleteli fel. Emiatt nem a vírus DNS-e kerül elraktározásra, hanem önmagáé – ebbe természetesen az érintett sejt is belepusztul.
A baktériumokat számtalan különböző vírus támadja, emiatt megfelelő CRISPR-Cas rendszerre van szükségük. Ha viszont egy szervezetben megvan a mutáció, az azt is jelenti, hogy gyakrabban raktározza el a DNS-eket, ez pedig a Heler által leírt öngyilkosság esélyét is növeli.
A nagyobb hatékonyság tehát, meglepő módon, de kisebb biztonsággal jár együtt.
(Via: The Rockefeller University)
