CRISjärjestelmät

CRISPR-järjestelmät ovat bakteereissa ja arkeoneissa esiintyviä adaptatiivisia immuunijärjestelmiä, jotka muistavat ja torjuvat vieraita DNA- tai RNA-tekijöitä. Ne koostuvat toistuvista CRISPR-jaksorakenteista, Cas-proteiineista sekä opas-RNA:sta (guide RNA), joka ohjaa Cas-proteiinia kohde-DNA:n tunnistamiseen ja katkaisemiseen.

Toimintaperiaate perustuu kolmeen vaiheeseen: adaptoitumiseen eli uuden spacerin tallentamiseen CRISPR-alueelle, CRISPR-RNA:n transkriptioon sekä interferenssiin, jossa opas-RNA Cas-proteiineineen tunnistaa ja katkaisee vastaavan vieraan DNA:n. Class 1 -järjestelmät käyttävät useita proteiineja yhdessä, kun taas Class 2 -järjestelmät hyödyntävät yhtä monitoimista proteiinia.

Luokitus ja tyypit: CRISPR-järjestelmät jaetaan kahteen pääluokkaan, Class 1 ja Class 2. Yleisimmät tyypit Class 2:ssa ovat tyyppi II (Cas9), tyyppi V (Cas12) ja tyyppi VI (Cas13). Näiden proteiinien ohjelmoitavuus on tehnyt niistä keskeisiä työkaluja geenitutkimuksessa ja bioteknologiassa.

Sovellukset: CRISPR-teknologiaa hyödynnetään genomimuokkauksessa, geenien säätelyssä sekä tutkimuksessa. Diagnostisissa testeissä kuten SHERLOCK (Cas13) ja DETECTR (Cas12) se on mahdollistanut nopeammat ja tarkemmat tulokset. Tutkimus etenee myös terapeuttisten sovellusten suuntaan, mutta haasteina ovat tarkkuus, toimitus elimistöön ja eettiset sekä sääntelyyn liittyvät kysymykset.

Historia: CRISPRin adaptatiivista immuunijärjestelmää ehdotti alun perin Francisco Mojica 1990-luvulla. Vuonna 2012 Jennifer Doudna ja Emmanuelle Charpentier osoittivat, että Cas9:ta voidaan ohjelmoida tunnistamaan ja katkaisemaan tietty DNA-kohta, mikä laukaisi nopean kehityksen ja laajat sovellukset.