คณะนักวิจัยจาก Stanford University และ National Institute of Standards and Technology (NIST) ได้พัฒนา CRISPR ชนิดใหม่ชื่อว่า MAGESTIC (multiplexed accurate genome editing with short, trackable, integrated cellular barcodes) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการค้นหาและแทนที่ นอกจากนี้ยังทำให้เพิ่มขึ้น 7 เท่าการอยู่รอดของเซลล์ระหว่างขบวนการตัดต่อ การศึกษาครั้งนี้เผยแพร่ในวารสาร Nature Biotechnology

คณะนักวิจัยต้องการวิธีที่เชื่อถือได้เพื่อทำให้ CRISPR ตัดที่ตำแหน่งที่ต้องการตลอดทั้งจีโนมและต่อจากนั้นทำให้เซลล์นำเสนอการตัดต่อที่ถูกออกแบบไปยังตำแหน่งที่ตัดของดีเอ็นเอ สามารถทำได้โดยให้ดีเอ็นเอผู้ให้ (donor DNA) กับเซลล์ ซึ่งเครื่องมือการซ่อมแซมดีเอ็นเอของเซลล์สามารถใช้เป็นแม่แบบเพื่อแทนที่ลำดับต้นฉบับที่ตำแหน่งตัด อย่างไรก็ตามระบบการซ่อมแซมดีเอ็นเอภายในเซลล์ซับซ้อนและไม่ทำหน้าที่เหมือนเครื่องประมวลคำเสมอไป

ขบวนการซึ่งเซลล์ค้นหาดีเอ็นเอผู้ให้ที่เหมาะสมเพื่อซ่อมแซมตำแหน่งที่ตัดเป็นเรื่องที่ยากมากสำหรับเซลล์ เนื่องจากเครื่องมือซ่อมแซมดีเอ็นเอต้องค้นหาจากล้านถึงพันล้านคู่เบสของลำดับดีเอ็นเอเพื่อพบดีเอ็นเอผู้ให้ที่ถูกต้อง MAGESTIC ทำให้เกิดความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีการตัดต่อยีน โดยช่วยเซลล์ในการค้นหานี้โดย recruit ดีเอ็นเอผู้ให้ที่ถูกออกแบบโดยตรงไปยังตำแหน่งตัด การ recruit นี้ทำให้เพิ่มขึ้น 7 เท่าของการอยู่รอดของเซลล์

อีกหนึ่งลักษณะที่สำคัญซึ่งแยก MAGESTIC จากวิธีการก่อนหน้านี้ (multiplexed CRISPR editing) คือหนึ่งชนิดใหม่ของ barcode ของเซลล์ ทั่วไปคณะนักวิจัยใช้พลาสมิดเพื่อแสดงออกอาร์เอ็นเอนำทางและเก็บ barcode เพื่อติดตามการกลายพันธุ์ที่ถูกออกแบบในแต่ละเซลล์ พลาสมิดเพิ่มจำนวนในขณะที่เซลล์เจริญและถูกส่งต่อโดยทั้งสองเซลล์หลังจากการแบ่งตัวของเซลล์ ในทางทฤษฎีพลาสมิดควรจะเป็นเหมือน barcode ขาวดำที่ใช้เพื่อติดตามสิ่งของที่จุดจ่ายเงิน แต่ไม่เหมือน barcode เดียวต่อหนึ่งสิ่งของ พลาสมิด barcode สามารถมีจำนวนที่หลากหลายมาก ด้วยที่ไหนก็ตามจาก 10-40 ในแต่ละเซลล์ ซึ่งสามารถทำให้เกิดการวัดที่ไม่แม่นยำของความมากมายของเซลล์ สำหรับ MAGESTIC barcode รวมเข้าไปในโครโมโซม ทำให้ barcode มั่นคงและง่ายที่จะค้นหาและนับ

MAGESTIC ช่วยให้เข้าใจการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมตามธรรมชาติโดยทำให้แต่ละ genetic variant ถูกตัดต่ออย่างถูกต้องและถูกเปรียบเทียบกับ genetic variants อื่นๆ แบบหนึ่งต่อหนึ่ง ช่วยทำให้รู้ว่าความแตกต่างทางพันธุกรรมแบบไหนมีผลกระทบต่อการทำหน้าที่ของเซลล์ นอกจากนี้ MAGESTIC ยังทำให้เกิดการตัดต่อทั้งหมดเพียงครั้งเดียวในหลอดทดลองเดียว

ที่มา: National Institute of Standards and Technology (2018, May 8). Taking CRISPR from clipping scissors to word processor. ScienceDaily. Retrieved June 13, 2018, from https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180508102209.htm