giriş
DNT-nin kəşfindən bəri, daha yaxşı kənd təsərrüfatı və sənaye tətbiqləri üçün orqanizmləri genetik manipulyasiya etmək üçün bir neçə texnologiya inkişaf etmişdir. Növbəti nəsil ardıcıllıq texnikaları DNT-dəki müxtəlif genlərin və mutasiyaların müəyyən edilməsini asanlaşdırıb. Artıq xeyli müddətdir istifadə olunan GMO və klonlaşdırma üsulları bu sahədəki inkişafın birbaşa nəticəsidir. Bu klonlaşdırma üsulları son bir neçə onillikdə geniş tibbi, kənd təsərrüfatı, sənaye və tədqiqat tətbiqləri üçün istifadə edilmişdir. Bununla belə, bütün inkişaf və tərəqqiyə baxmayaraq, dəqiq və dəqiq olan daha təkmil gen redaktə üsullarına daimi ehtiyac var. Müxtəlif irsi xəstəlikləri və xərçəngi müalicə etmək potensialına görə son on ildə genetik modifikasiyalar üçün proqramlaşdırıla bilən nukleazların istifadəsi artmışdır. Son onillikdə proqramlaşdırıla bilən nüvələrin üç əsas sinfi üzə çıxdı – sink barmaq nükleazları (ZFN), transkripsiya aktivatoruna bənzər effektor nukleazlar (TALENs) və klasterli müntəzəm aralıqlı qısa palindromik təkrarlar (CRISPR) ilə əlaqəli Cas9 (CRISPR/Cas9) .
Sink barmaq nükleazları (ZFNs)
ZFNs, genetik məzmunu dəyişdirmək qabiliyyətinə görə daha yüksək dəqiqliklə ən erkən inkişaf etdirilmiş genom redaktə vasitəsi idi. ZFN-lər iki domendən, təkrarlanan sink barmaq zülallarından (ZFP) ibarətdir ki, onların DNT-ni bağlayan domenləri FokI məhdudlaşdırıcı endonükleazın qeyri-spesifik DNT parçalanma domeninə birləşib. ZFN-lər dimer kimi fəaliyyət göstərir, burada hər bir monomerik vahid sink-barmaq DNT-ni bağlayan domen vasitəsilə doqquzdan 18-ə qədər əsas cüt (bps) DNT-ni tanımaq qabiliyyətinə malikdir. Fərqli DNT üçlüyü tanıyan sink barmaqlarının geniş spektri var. Bunlar, mümkün DNT ardıcıllığının geniş spektrini hədəf ala bilən polidaktil sink-barmaq zülalları yaratmaq üçün birləşdirilə bilər. Bununla belə, hədəfdən kənar redaktə/mutasiyalar ZFN-lərə əsaslanan gen redaktəsi ilə əlaqəli əsas narahatlıqdır. Ona görə də bu prosesin səmərəliliyini artırmaq üçün geniş imkanlar mövcuddur.
Transkripsiya aktivatoruna bənzər effektor nükleazlar (TALENs)
TALEN-lər genomun redaktəsi üçün ZFN-lərə alternativ olaraq ortaya çıxdı. ZFN-lərə bənzər olaraq, TALEN-lər FokI endonükleaz domeninə birləşdirilmiş iki proqramlaşdırıla bilən DNT bağlayan domendən ibarətdir və ikiqat zəncirli qırılmaları (DSB) tətbiq etməklə işləyir. Transkripsiya aktivatoruna bənzər effektorlar (TALEs) təbii olaraq Xanthomonas spp tərəfindən ifraz olunur. ev sahibi orqanizmin DNT-sinə bağlanan bakteriyalar. TALE DNT-ni bağlayan sahə 33-35 amin turşusu olan çoxsaylı təkrarlardır, burada hər təkrar tək bir nukleotidi tanıyır. TALE DNT bağlama domenindəki spesifiklik hər domendə 12 və 13 amin turşusu mövqelərində mövcud olan hiper dəyişən bölgələrin olması ilə bağlıdır. Buna görə də, ardıcıllıqla spesifik TALENlər bu amin turşusu qalıqlarını hiper dəyişən bölgələrdə dəyişdirərək və müxtəlif TALE təkrarlarını birləşdirərək yaradıla bilər.
Kümelənmiş müntəzəm aralıqlı qısa palindromik təkrarlar (CRISPR) ilə əlaqəli Cas9 (CRISPR/Cas9)
ZFN və TALEN-lərə əlavə olaraq, CRISPR/Cas9 başqa bir sürətlə inkişaf edən gen redaktə vasitəsidir. Bu, bakterial adaptiv toxunulmazlığın tərkib hissəsi kimi çıxış edən təbii bir bakterial sistemdir. Cas zülalının RNT ilə idarə olunan DNT parçalanması yolu ilə bakteriyaları virus və plazmidlərə daxil olmaqdan qoruyur. CRISPR/ Cas9 sisteminin üç əsas komponenti var – CRISPR RNT (crRNA), trans-aktivləşdirici crRNA (tracrRNA) və Cas9 fermenti. CrRNA işğalçı sistemdən transkripsiya edilir və protospaser ardıcıllığı kimi tanınır və Cas9 nukleazının DNT parçalanma yerinə bağlanması üçün əsas rolunu oynayan və tetikleyen tracrRNA ilə hibridləşir. Fərqli tanınma zülallarından istifadə edərək verilmiş genom ardıcıllığında spesifik ardıcıllığı tanıyan ZFN və TALEN sistemlərindən fərqli olaraq, CRISPR/Cas sistemi hədəf genomik ardıcıllığı tamamlayan RNT ardıcıllığından istifadə edir. Sahəyə spesifik parçalanmada RNT hibridizasiyasının üstünlüyü crRNA və tracrRNA-nın birləşməsindən yaranan genomik redaktə üçün kimerik “bələdçi” RNT-nin (gRNT) istifadəsini tetikler. gRNA spesifik DNT ardıcıllığına bağlanmaq üçün nəzərdə tutulmuş 20 nukleotid bələdçi ardıcıllığını ehtiva edir. Buna görə də, gRNA və Cas9 müvafiq saytı skan edə və sayta xüsusi ikiqat zəncir qırıqları (DSB) yaratmaq üçün ona bağlana bilir. Beləliklə, CRISPR/Cas9 sistemi əvvəlki üsullarla müqayisədə gen redaktəsinin nisbətən daha dəqiq texnikasını təklif edir və geniş tətbiqlər üçün istifadə oluna bilər.
Nəticə
İndiyə qədər aydındır ki, mövcud gen redaktə mexanizmləri daha dəqiqdir və daha böyük etik və fizioloji təsirlərə malik olmadan geniş tətbiq sahəsinə malikdir. Ona görə də bu sahədə daha böyük maliyyə üstünlükləri və davamlı təkmilləşdirmələr qaçılmazdır. Həmçinin, rasional tədqiqat və inkişaf, düzgün hədəf müəyyənləşdirilməsi və əqli mülkiyyətin qorunması gələcək nəsil terapevtiklərin, bioloji məhsulların və proseslərin inkişafı üçün əhəmiyyətli dərəcədə vacibdir.
