Научната общност постоянно прави нови открития, които ни позволяват да се доближим до лечението на сериозни заболявания и на неизлечими към ден днешен, инфекции.
Само за няколко години изследователските лаборатории по цял свят усвоиха нова технология, която облекчава внасянето на определени изменения в ДНК на човека, животните, растенията и бактериите.
В сравнение с предходни методи за модификация на ДНК този нов подход е много по-бърз и по-лесно се трансформира от гена.
Тази технология е вече известна на повечето от нас като CRISPR/Cas-система, и променя не само начина на провеждане на базови изследвания, но и как в бъдеще ще се лекуват заболявания.
Развитието на тази технология скоро е възможно изкуствено да се пресъздаде имунитет за много опасни вируси.
Какво е това CRISPR – роля в борба с инфекциите
Системата Криспър е открита в генома на бактерии и други микроорганизми. Криспър-касета – това название се отнася към уникалните къси фрагменти на ДНК – до 48 двойки нуклеотиди, частично палиндромни и повтарящи се.
С тях са свързани участъците Cas – гени, кодиращи определени белтъчни молекули. Макар и последователностите на CRISPR да изглеждат прости, те са важен компонент на имунната система или на други прости форми на живот.
Имунната система отговаря за защита на организма от инфекции и външна агресия. Както и тялото на човек, различните бактерии могат да бъдат заразени с вируси, които са още по-малки инфекциозни агенти.
Борба на бактериалните клетки против вируси
Ако вирусната инфекция застрашава бактериалната клетката, имунната система Криспър може да попречи на атаката, като разрушава генома на внедряващия се вирус.
Всеки вирус има вътре в себе си генетичен материал, необходим за продължаване на репликацията /размножаването/ на вирионите вътре в заразените с тях клетки.
Така, разрушавайки вирусния геном, имунната система Криспър предпазва бактериите от вирусни инфекции. Това свойство би било и за човека при отчитане на факта, че ни застрашават многобройни вируси, като се започне от започне от грип и се стигне до ХИВ.
Механизмите на опосреден от Криспър имунитет
Засега Криспър – това са области, установени само в бактериалния геном, които помагат за защита от нахлуването на вируси.
Активно се изучават, за да се направят в бъдеще опити да се създаде подобен имунитет на ниво ДНК и за хора.
Структура CRISPR/Cas е уникална област, формираща имунитет против вирусна инфекция, който се състои от:
Лидерна последователност, начален фрагмент на Криспър-касета
Когато неизвестен вирус зарази бактерията, новият спейсър, получен от вируса, прониква в ДНК-веригата. С помощта на лидерна последователност започва обработване на информация, запомняне и съхранение за преживяната агресия.
Гените Cas помагат не само за запомняне, но и след това активно се използват. На първо място, се вграждат новите „фотографии” на вирусната ДНК вътре в Криспър-касета.
Включва се и механизма на унищожение на всякакви инфекциозни агенти, които имат ДНК последователност, идентична на съществуващата „фотография” от архива на Криспър-касетата.
Как бактериите се съпротивляват на вирусната агресия
Бактериите могат не само да унищожат непознат вирус, но и да запомнят данни за него, за да отразяват активно неговите атаки в бъдеще.
Между кратките ДНК-участъци на бактериални Криспър-касети са разпределени кратки вирусни спейсъри.
Тези спейсъри са останали от ДНК на вирусите, които преди това са атакували бактерията домакин.
Следователно, спейсърите служат за генетична памет за предходни инфекции.
Ако възникне повторна инфекция от същия вирус, системата за защита Криспър/кас незабавно ще унищожи всяка вирусна ДНК-последователност, съответстваща на спейсъра, и така ще предпази бактерията от вирусна атака.
Имунната система с Криспър предпазва бактериите от вирусни инфекции, като формира имунитет. Това става последователно.
Помощ при лечение на заболявания на човека
Специфичността на имунитета на основата на Криспър/кас в разпознаване и унищожаване на нахлуващите вируси не са подходящи само за бактерии.
Използването на тази система е много полезно за медицината и за борбата със заболяванията при хората, които се предизвикват от вируси.
Технолозите го използват в промишлеността, защита на полезни бактерии, използвани в производство на храни и лекарства.
