آیا خطای ساختاری RNA، دقیق‌ترین ابزار ژنتیک را گمراه می‌کند؟

در دنیای ابزارهای ویرایش و تشخیص ژنتیکی، Cas13 به دلیل توانایی خود در هدف‌گیری RNA انقلابی بود. اما محققان کشف کرده‌اند که ساختار ثانویه RNA می‌تواند فعالیت Cas13 را به شدت تحت تأثیر قرار دهد. اکنون، یک مدل جدید این معما را حل کرده است.

معمای ساختار RNA و Cas13 

• مشکل: محققان به صورت کمی نشان دادند که ساختار ثانویه در RNA هدف، به ویژه ساختارهایی که در انتهای ۳’ protospacer قرار دارند، فعالیت Cas13 را به شدت کاهش می‌دهد.
• مدل جدید: نتایج این کاهش فعالیت با یک مدل مبتنی بر جابجایی رشته (Strand-Displacement) مطابقت دارد. این مدل توضیح می‌دهد که چگونه یک آنزیم مختص RNA تک‌رشته‌ای، می‌تواند RNAهایی را که در محیط سلولی پر از ساختارهای پیچیده هستند، هدف قرار دهد.

روش “مسدودسازی crRNA”: افزایش دقت یک ابزار 

• با استفاده از این مدل جدید، محققان توانستند اختصاصیت (Specificity) تشخیص Cas13 را تا یک مرتبه بزرگی (یک Order of Magnitude) بهبود بخشند.
• روش کار: محققان یک روش ساده به نام “مسدودسازی crRNA” (crRNA occlusion) را توسعه دادند. این روش شامل اتصال یک DNA الیگو به crRNA قبل از اضافه کردن RNA هدف است.
• پیاده‌سازی آسان: این روش بسیار ساده است، نیازی به طراحی پیچیده toehold ندارد و با ابزارهای طراحی crRNA مبتنی بر هوش ماشینی نیز سازگار است.

کاربرد  در تشخیص ویروس 

• این افزایش دقت، اکنون تشخیص تک‌نوکلئوتیدی را در ژنوم ویروس‌های RNA ممکن می‌سازد.
• تشخیص واریانت‌های نوظهور: این ابزار می‌تواند برای تشخیص واریانت‌های نوظهور در آزمایش‌های تشخیصی میدانی و در محیط‌های محدود از نظر منابع، بسیار حیاتی باشد.
• محدودیت: اگرچه این روش دقت را افزایش می‌دهد، اما در نمونه‌هایی با مقدار بسیار کم RNA هدف (مقادیر Ct بالاتر از ۳۵) عملکرد مطلوبی ندارد.

منبع :

RNA structure modulates Cas13 activity and enables mismatch detection

از فهم مکانیسم تا مهندسی دقیق ژن 

این پژوهش نشان می‌دهد که حتی دقیق‌ترین ابزارهای بیوتکنولوژی نیز تحت تأثیر جزئیات ساختار RNA هستند. این سطح از درک مکانیکی، کلید پیشرفت‌های آینده است.

برای انجام دقیق‌ترین مداخلات ژنتیکی و استفاده از  ابزارهای مبتنی بر کریسپر ، همین حالا از خدمات ویرایش ژن CRISPR ما و کیت‌های تخصصی‌ ما دیدن کنید.