ક્રેસ્પેસ : એક નવી સલામત “CRISPR – Cas સિસ્ટમ” જે જનીનો અને પ્રોટીન બંનેને સંપાદિત કરે છે  

બેક્ટેરિયા અને વાઈરસમાં "CRISPR-Cas સિસ્ટમ્સ" આક્રમણ કરતા વાયરલ સિક્વન્સને ઓળખે છે અને તેનો નાશ કરે છે. તે વાયરલ ચેપ સામે રક્ષણ માટે બેક્ટેરિયલ અને પુરાતત્વીય રોગપ્રતિકારક તંત્ર છે. 2012 માં, CRISPR-Cas સિસ્ટમને એ તરીકે ઓળખવામાં આવી હતી જિનોમ સંપાદન સાધન. ત્યારથી, CRISPR-Cas સિસ્ટમ્સની વિશાળ શ્રેણી વિકસાવવામાં આવી છે અને તેને જીન થેરાપી, ડાયગ્નોસ્ટિક્સ, સંશોધન અને પાક સુધારણા જેવા ક્ષેત્રોમાં એપ્લિકેશન મળી છે. જો કે, હાલમાં ઉપલબ્ધ CRISPR-Cas પ્રણાલીઓમાં બિન-લક્ષ્ય સંપાદન, અણધારી ડીએનએ પરિવર્તન અને વારસાગત સમસ્યાઓની વારંવારની ઘટનાઓને કારણે મર્યાદિત ક્લિનિકલ ઉપયોગ છે. સંશોધકોએ તાજેતરમાં એક નવલકથા CRISPR-Cas સિસ્ટમની જાણ કરી છે જે mRNA ને લક્ષ્ય બનાવી શકે છે અને તેનો નાશ કરી શકે છે પ્રોટીન લક્ષ્યની બહારની અસર અને વારસાગત સમસ્યાઓ વિના વધુ સચોટ રીતે વિવિધ આનુવંશિક રોગો સાથે સંકળાયેલ. ક્રેસ્પેસ નામ આપવામાં આવ્યું છે, તે પ્રથમ CRISPR-Cas સિસ્ટમ છે જે દર્શાવે છે પ્રોટીન સંપાદન કાર્ય. તે પ્રથમ સિસ્ટમ પણ છે જે આરએનએ અને બંનેને સંપાદિત કરી શકે છે પ્રોટીન. કારણ કે ક્રેસ્પેસ હાલની CRISPR-Cas સિસ્ટમ્સની ઘણી મર્યાદાઓને દૂર કરે છે, તે જનીન ઉપચાર, નિદાન અને દેખરેખ, બાયોમેડિકલ સંશોધન અને પાક સુધારણામાં ક્રાંતિ લાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. 

“CRISPR-Cas સિસ્ટમ” એ વાઇરલ ઇન્ફેક્શન સામે બેક્ટેરિયા અને આર્કિઆની કુદરતી રોગપ્રતિકારક શક્તિ છે જે રક્ષણ માટે વાયરલ જનીનમાં ક્રમને ઓળખે છે, બાંધે છે અને ડિગ્રેડ કરે છે. તેમાં બે ભાગોનો સમાવેશ થાય છે - પ્રથમ ચેપ પછી બેક્ટેરિયલ જીનોમમાં સમાવિષ્ટ વાયરલ જનીનમાંથી બેક્ટેરિયલ આરએનએ લખવામાં આવે છે (જેને CRISPR કહેવાય છે, આ આક્રમણ કરનારા વાયરલ જનીનોના લક્ષ્યાંકોને ઓળખે છે) અને સંકળાયેલ વિનાશક. પ્રોટીન "CRISPR સંકળાયેલ" કહેવાય છે પ્રોટીન (Cas)” જે બેક્ટેરિયાને વાઈરસ સામે રક્ષણ આપવા માટે વાયરલ જનીનમાં ઓળખાયેલ સિક્વન્સને જોડે છે અને તેને ડિગ્રેડ કરે છે.  

ક્રિસ્પર "ક્લસ્ટર્ડ રેગ્યુલરલી ઇન્ટરસ્પેસ્ડ શોર્ટ પેલિન્ડ્રોમિક રિપીટ્સ" માટે વપરાય છે. તે પેલિન્ડ્રોમિક પુનરાવર્તન દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ બેક્ટેરિયલ આરએનએ છે.  

પેલિન્ડ્રોમિક રિપીટ્સ (CRISPRs) ની સિક્વન્સમાં સૌપ્રથમ શોધ થઈ હતી ઇ. કોલી 1987. 1995 માં, તે પ્રાયોગિક રીતે પ્રથમ વખત દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે બેક્ટેરિયા અને આર્કિઆની રોગપ્રતિકારક શક્તિનું લક્ષ્ય વિદેશી ડીએનએ હતું અને mRNA નહીં. વાયરલ સિક્વન્સની ઓળખ અને અધોગતિની પદ્ધતિએ સૂચવ્યું કે આવી સિસ્ટમોનો ઉપયોગ સાધન તરીકે થઈ શકે છે. જીનોમ સંપાદન. 2012 માં જિનોમ એડિટિંગ ટૂલ તરીકે તેની ઓળખ થઈ ત્યારથી, CRISPR-Cas સિસ્ટમ એક નિશ્ચિતપણે સ્થાપિત ધોરણ તરીકે ખૂબ લાંબી મજલ કાપે છે. જનીન સંપાદન સિસ્ટમ અને ક્લિનિકલ જીન થેરાપી સહિત બાયોમેડિસિન, કૃષિ, ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગોમાં વિશાળ શ્રેણીની એપ્લિકેશનો મળી છે.^1,2.  

વિશાળ શ્રેણી CRISPR-Cas સિસ્ટમો પહેલાથી જ ઓળખી કાઢવામાં આવી છે અને હાલમાં સંશોધન, ડ્રગ સ્ક્રીનીંગ, ડાયગ્નોસ્ટિક્સ અને સારવાર માટે DNA/RNA સિક્વન્સનું નિરીક્ષણ અને સંપાદન કરવા માટે ઉપલબ્ધ છે. વર્તમાન CRISPR/Cas સિસ્ટમો 2 વર્ગો (વર્ગ 1 અને 2) અને છ પ્રકારો (પ્રકાર I થી XI) માં વહેંચાયેલી છે. વર્ગ 1 સિસ્ટમમાં બહુવિધ Cas છે પ્રોટીન જેને તેમના લક્ષ્યોને બાંધવા અને કાર્ય કરવા માટે કાર્યાત્મક સંકુલ બનાવવાની જરૂર છે. બીજી બાજુ, વર્ગ 2 સિસ્ટમમાં માત્ર એક જ વિશાળ Cas છે પ્રોટીન ટાર્ગેટ સિક્વન્સને બંધનકર્તા અને અધોગતિ કરવા માટે જે વર્ગ 2 સિસ્ટમને ઉપયોગમાં સરળ બનાવે છે. સામાન્ય રીતે વપરાતી વર્ગ 2 પ્રણાલીઓમાં Cas 9 પ્રકાર II, Cas13 પ્રકાર VI, અને Cas12 પ્રકાર V છે. આ સિસ્ટમોમાં અનિચ્છનીય કોલેટરલ અસરો હોઈ શકે છે એટલે કે, લક્ષ્યની બહારની અસર અને સાયટોટોક્સિસિટી^3,5.  

જનીન ઉપચાર વર્તમાન CRISPR- Cas સિસ્ટમ્સનો ક્લિનિકલ ઉપયોગ મર્યાદિત છે કારણ કે લક્ષ્યાંકિત અને બંધ-લક્ષ્ય બંને સાઇટ્સ પર મોટા DNA ફ્રેગમેન્ટ કાઢી નાખવા અને મોટા DNA સ્ટ્રક્ચરલ વેરિઅન્ટ્સ સહિત અણધાર્યા DNA મ્યુટેશનની વારંવારની ઘટનાઓ કે જે સેલ મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે. અને અન્ય વારસાગત સમસ્યાઓ.  

ક્રેસ્પેઝ (અથવા CRISPR-માર્ગદર્શિત કેસ્પેસ)  

સંશોધકોએ તાજેતરમાં એક નવલકથા CRISPER-Cas સિસ્ટમની જાણ કરી છે જે કેસ્પેસ-જેવી સાથે સંકળાયેલ વર્ગ 2 પ્રકાર III-E Cas7-11 સિસ્ટમ છે. પ્રોટીન તેથી નામ આપવામાં આવ્યું છે ક્રેસ્પેઝ અથવા CRISPR-માર્ગદર્શિત કેસ્પેસ ⁵ (કેસપેસીસ એ સિસ્ટીન પ્રોટીઝ છે જે સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચરને તોડવામાં એપોપ્ટોસિસમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે). જીન થેરાપી અને ડાયગ્નોસ્ટિક્સ જેવા ક્ષેત્રોમાં તેની સંભવિત એપ્લિકેશનો છે. ક્રેસ્પેસ એ આરએનએ-માર્ગદર્શિત અને આરએનએ-લક્ષિત છે અને ડીએનએ સિક્વન્સ સાથે સંકળાયેલા નથી. તે mRNA ને લક્ષ્ય બનાવી અને નાશ કરી શકે છે અને પ્રોટીન અલગ-અલગ આનુવંશિક રોગો સાથે બિન-લક્ષ્ય અસર વિના વધુ ચોક્કસ રીતે સંકળાયેલ. આમ, mRNA અથવા પ્રોટીન સ્તર પર ક્લીવેજ દ્વારા રોગો સાથે સંકળાયેલા જનીનોને દૂર કરવું શક્ય છે. ઉપરાંત, જ્યારે ચોક્કસ એન્ઝાઇમ સાથે જોડાયેલ હોય, ત્યારે ક્રેસ્પેસનો ઉપયોગ પ્રોટીનના કાર્યોને સંશોધિત કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. જ્યારે તેના RNase અને પ્રોટીઝ કાર્યોને દૂર કરવામાં આવે છે, ત્યારે Craspase નિષ્ક્રિય થઈ જાય છે (dCraspase). તેમાં કટીંગ ફંક્શન નથી પરંતુ આરએનએ અને પ્રોટીન સિક્વન્સ સાથે જોડાય છે. તેથી, dCraspase નો ઉપયોગ ડાયગ્નોસ્ટિક્સ અને ઇમેજિંગમાં રોગો અથવા વાયરસનું નિરીક્ષણ અને નિદાન કરવા માટે થઈ શકે છે.  

ક્રેસ્પેસ એ પ્રથમ CRISPR-Cas સિસ્ટમ છે જે પ્રોટીન સંપાદન કાર્ય દર્શાવે છે. તે પ્રથમ સિસ્ટમ પણ છે જે આરએનએ અને પ્રોટીન બંનેને સંપાદિત કરી શકે છે. તેના જનીન સંપાદન ફંક્શન ન્યૂનતમ ઓફ-ટાર્ગેટ ઇફેક્ટ્સ પર આવે છે અને કોઈ વારસાગત સમસ્યાઓ નથી. આથી, હાલમાં ઉપલબ્ધ અન્ય CRISPR- Cas સિસ્ટમો કરતાં ક્લિનિકલ ઉપયોગ અને ઉપચારમાં ક્રેસ્પેસ વધુ સુરક્ષિત હોવાની શક્યતા છે. ^4,5.    

કારણ કે ક્રેસ્પેસ હાલની CRISPR-Cas સિસ્ટમ્સની ઘણી મર્યાદાઓને દૂર કરે છે, તે જનીન ઉપચાર, નિદાન અને દેખરેખ, બાયોમેડિકલ સંશોધન અને પાક સુધારણામાં ક્રાંતિ લાવવાની ક્ષમતા ધરાવે છે. ક્લિનિકલ ટ્રાયલ્સમાં સલામતી અને અસરકારકતા સાબિત કરતા પહેલા કોશિકાઓમાં રોગ પેદા કરતા જનીનોને ચોક્કસ રીતે લક્ષ્ય બનાવવા માટે વિશ્વસનીય ડિલિવરી સિસ્ટમ વિકસાવવા માટે વધુ સંશોધનની જરૂર છે.   

*** 

સંદર્ભ:  

1. ગોસ્ટીમસ્કાયા, I. CRISPR–Cas9: અ હિસ્ટ્રી ઓફ ઈટસ ડિસ્કવરી એન્ડ એથિકલ કન્સિડેશન્સ ઓફ ઈટ્સ યુઝ ઇન જીનોમ એડિટિંગ. બાયોકેમિસ્ટ્રી મોસ્કો 87, 777–788 (2022). https://doi.org/10.1134/S0006297922080090  

2. ચાઓ લિ એટ અલ 2022. CRISPR/Cas જિનોમ એડિટિંગ માટે કોમ્પ્યુટેશનલ ટૂલ્સ અને રિસોર્સિસ. જીનોમિક્સ, પ્રોટીઓમિક્સ અને બાયોઇન્ફોર્મેટિક્સ. 24 માર્ચ 2022 ઓનલાઈન ઉપલબ્ધ. DOI: https://doi.org/10.1016/j.gpb.2022.02.006 

3. વાન બેલજોવ, એસપીબી, સેન્ડર્સ, જે., રોડ્રિગ્ઝ-મોલિના, એ. એટ અલ. આરએનએ-ટાર્ગેટિંગ CRISPR-Cas સિસ્ટમ્સ. નેટ રેવ માઇક્રોબાયોલ 21, 21–34 (2023). https://doi.org/10.1038/s41579-022-00793-y 

4. ચુન્યી હુ એટ અલ 2022. ક્રેસ્પેઝ એ CRISPR RNA-માર્ગદર્શિત, RNA-સક્રિયકૃત પ્રોટીઝ છે. વિજ્ઞાન. 25 ઑગસ્ટ 2022. ભાગ 377, અંક 6612. પૃષ્ઠ 1278-1285. DOI: https://doi.org/10.1126/science.add5064  

5. હુઓ, જી., શેફર્ડ, જે. એન્ડ પાન, એક્સ. ક્રેસ્પેઝ: એક નવલકથા CRISPR/Cas ડ્યુઅલ જીન એડિટર. કાર્યાત્મક અને સંકલિત જીનોમિક્સ 23, 98 (2023). પ્રકાશિત: 23 માર્ચ 2023. DOI: https://doi.org/10.1007/s10142-023-01024-0 

***