Trung tâm công nghệ sinh học Thành Phố Hồ Chí Minh
 

Một khám phá vi mô không chỉ giúp các nhà khoa học hiểu được thế giới vi sinh vật xung quanh chúng ta mà còn có thể cung cấp một phương pháp mới để kiểm soát công nghệ CRISPR-Cas

Thứ hai - 25/12/2023 08:36
           Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế đứng đầu bởi Giáo sư Peter Fineran từ Đại học Otago và Tiến sĩ Rafael Pinilla Redondo từ Đại học Copenhagen đã công bố một nghiên cứu trên tạp chí Nature tiết lộ cách thức mới để virus ngăn chặn hệ thống miễn dịch CRISPR-Cas của vi khuẩn.
          Đồng tác giả - Tiến sĩ David Mayo-Muñoz, thuộc phòng thí nghiệm tương tác vật chủ - thể thực khuẩn (Phi), Khoa Vi sinh và Miễn dịch học của Đại học Otago, cho biết phát hiện này có thể dạy chúng ta về động lực học của vi sinh vật trong môi trường, được sử dụng để chỉnh sửa gen an toàn hơn và dẫn đến các lựa chọn thay thế hiệu quả hơn cho kháng sinh. Ông nói: “Khám phá này rất thú vị đối với cộng đồng khoa học vì nó cung cấp sự hiểu biết sâu sắc hơn về cách ngăn chặn hệ thống phòng thủ CRISPR-Cas”.
          CRISPR-Cas là hệ thống miễn dịch mà vi khuẩn có để bảo vệ chúng khỏi bị nhiễm vi-rút vi khuẩn - được gọi là thể thực khuẩn (phages). Nó hoạt động bằng cách lấy các đoạn DNA của thể thực khuẩn và thêm nó vào bộ gen của vi khuẩn. Kết quả là vi khuẩn sẽ có một ngân hàng bộ nhớ về các lần lây nhiễm thể thực khuẩn trong quá khứ mà nó lưu trữ như ảnh chụp, sử dụng chúng để xác định và làm suy giảm thể thực khuẩn đó khi nó tấn công lần nữa.
          “Nếu vi-rút xâm nhập, một phần DNA của nó sẽ được thêm vào ngân hàng bộ nhớ, sau đó chuyển từ DNA sang RNA. Mỗi RNA hoạt động như một vật dẫn đường để hệ thống CRISPR-Cas có thể xác định và tiêu diệt chính xác thể thực khuẩn xâm nhập. Mỗi phần bổ sung vào ngân hàng bộ nhớ được chia thành một chuỗi trình tự lặp lại CRISPR, xếp chồng lên nhau như giá sách giữa mỗi trình tự của thể thực khuẩn.
          "Điều thú vị là các thể thực khuẩn đã phát triển những cách khác nhau để vượt qua các hệ thống phòng thủ này - nó giống như một cuộc chạy đua vũ trang về mặt tiến hóa. Vi khuẩn có CRISPR-Cas nên các thể thực khuẩn đã phát triển các chất kháng CRISPR, cho phép chúng ngăn chặn các phức hợp miễn dịch của vi khuẩn.
          Tiến sĩ Mayo-Muñoz cho biết: “Những gì chúng tôi phát hiện ra là một cách hoàn toàn mới mà các thể thực khuẩn có thể ngăn chặn các hệ thống CRISPR-Cas”.
          Các nhà nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng một số thể thực khuẩn có trình tự lặp lại CRISPR trong bộ gen của chúng và trong nghiên cứu hiện tại, nhóm Otago và Copenhagen đã chứng minh rằng các phage nạp vi khuẩn bằng các đoạn lặp RNA này để ngăn chặn CRISPR-Cas.
          Giáo sư Fineran, người đứng đầu phòng thí nghiệm Phi tại Otago, cho biết những RNA kháng CRISPR này làm mù các phức hợp miễn dịch của vi khuẩn. Ông nói: “Các thể thực khuẩn có các thành phần của hệ thống CRISPR-Cas của vi khuẩn trong bộ gen của riêng chúng. Chúng sử dụng thành phần này như những phân tử bắt chước cho lợi ích riêng của chúng để làm im lặng hệ thống miễn dịch của vi khuẩn và cho phép sao chép thể thực khuẩn”.
          Nhóm cũng phát hiện ra rằng khi phage nạp RNA lặp lại vào protein CRISPR-Cas, thì không phải tất cả các protein phù hợp đều được tải, tạo thành một phức hợp không có chức năng. “Sự bắt chước phân tử này phá hủy khả năng phòng vệ của vi khuẩn và chức năng của hệ thống; về cơ bản nó chỉ là mồi nhử.”
          Mối quan tâm lớn đến CRISPR-Cas nằm ở bản chất khả trình (programmable nature) của nó để chỉnh sửa chính xác bộ gen – giải Nobel Hóa học gần đây đã được trao cho công nghệ này. Điều thú vị là anti-CRISPR có thể được sử dụng như một công tắc an toàn để tắt hoặc điều chỉnh công nghệ này. "Để khai thác tiềm năng của công nghệ CRISPR-Cas, điều quan trọng là có thể kiểm soát, bật, tắt và điều chỉnh nó, cải thiện độ chính xác và lợi ích điều trị của nó.
          "Khám phá của chúng tôi là bằng chứng đầu tiên về RNA anti-CRISPR, có trình tự di truyền ngắn hơn so với các protein anti-CRISPR được phát hiện trước đó và vì chúng dựa trên các trình tự lặp lại CRISPR đã biết, nên chúng tôi có khả năng thiết kế RNA anti-CRISPR cho tất cả các hệ thống CRISPR-Cas và các ứng dụng cụ thể của chúng", Tiến sĩ Mayo-Muñoz nói.
          CRISPR-Cas cuối cùng sẽ được sử dụng cho liệu pháp gen - để sửa chữa các gen đột biến gây bệnh - nhưng để an toàn hơn, cần có chất anti-CRISPR để điều chỉnh công nghệ.
          Các thể thực khuẩn cũng có thể được sử dụng làm chất chống vi trùng để tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, cung cấp một giải pháp thay thế cho thuốc kháng sinh, nhưng nếu vi khuẩn bị nhiễm bệnh có hệ thống CRISPR-Cas hoạt động, thì các thể thực khuẩn có chất anti-CRISPR phù hợp sẽ cần thiết để vô hiệu hóa nó.
          “Có thể tạo ra một anti-CRISPR riêng biệt sẽ là một lựa chọn mạnh mẽ cần có trong hộp công cụ.” Giáo sư Fineran nói.
          "Chúng tôi rất vui mừng khi có thể cung cấp một cái nhìn sâu sắc hoàn toàn mới về cách các thể thực khuẩn chiến đấu với vật chủ vi khuẩn của chúng. Chúng tôi hy vọng rằng các RNA chống CRISPR này sẽ cung cấp một cách tiếp cận mới để giúp kiểm soát các công nghệ CRISPR-Cas."
Nguồn: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231018115719.htm

Tác giả bài viết: Đỗ Thị Việt Phương - P. CNSH Y dược

Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá

Click để đánh giá bài viết

Những tin mới hơn

Những tin cũ hơn

Lượt truy cập
  • Đang truy cập123
  • Máy chủ tìm kiếm4
  • Khách viếng thăm119
  • Hôm nay1,400
  • Tháng hiện tại195,384
  • Lượt truy cập:20950177
Liên kết web
Bộ giống vi sinh vật
0101
20210723 DG BANNER
logo
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây