Chỉnh sửa gen là sửa đổi DNA có chủ đích tại một vị trí cụ thể trong bộ gen, chẳng hạn như xóa, chèn hoặc thay thế một chuỗi.
Trong hầu hết các quy trình công việc hiện đại, có ba cơ chế thực hiện công việc:
- Nhắm mục tiêu.Một phân tử có thể lập trình, điển hình là RNA dẫn đường, hướng enzyme chỉnh sửa đến trình tự DNA phù hợp.
- Cắt hoặc sửa đổi.Một nuclease như Cas9 thường tạo ra sự đứt gãy tại vị trí mục tiêu. Các công cụ mới hơn (trình chỉnh sửa cơ bản và chính) sửa đổi DNA mà không cần ngắt chuỗi-kép hoàn toàn.
- Sửa chữa tế bào.Tế bào sửa chữa sự thay đổi. Lỗi-dễ sửa chữa (NHEJ) có xu hướng làm gián đoạn gen. Mẫu-sửa chữa có hướng dẫn (HDR) có thể chèn một trình tự xác định.
Phương pháp truyền thống so với chỉnh sửa gen
| Nhân tố | Các phương pháp tiếp cận truyền thống (nhân giống, gây đột biến ngẫu nhiên, chuyển gen cổ điển) | Chỉnh sửa gen lập trình |
| Độ chính xác | Thấp; những thay đổi thường là ngẫu nhiên hoặc khó xác định | Nói chung phải đánh giá hiệu ứng cao, mặc dù{0}}ngoài mục tiêu |
| Dòng thời gian | Tháng đến năm | Thường là vài tuần đến vài tháng, tùy thuộc vào kiểu máy |
| Nỗ lực thiết kế | Sàng lọc-nặng nề | Thiết kế-nặng về phía trước, ít sàng lọc về sau |
| Yêu cầu phòng thí nghiệm | mục đích{0}}chung, rộng rãi | Có xu hướng cần quy trình nuôi cấy tế bào và phân tử-được kiểm soát |
| Sự chú ý về mặt quy định | Khác nhau | Khác nhau tùy theo thẩm quyền và ứng dụng; Đánh giá an toàn sinh học trong tổ chức là phổ biến |
Nguyên tắc chung khi đưa ra quyết định:
- Nếu mục tiêu của bạn là mộtcụ thể, xác địnhthay đổi di truyền, chỉnh sửa theo chương trình nói chung là phù hợp hơn.
- Nếu bạn cần sự biến đổi rộng rãi, không thiên vị và có đủ khả năng sàng lọc, phương pháp gây đột biến truyền thống vẫn có thể có ý nghĩa.
- Nếu nhóm của bạn thỉnh thoảng phải chỉnh sửa, hãy lên kế hoạch cho quy trình làm việc thay vì điều chỉnh nó sau này.
Thành phần kỹ thuật cốt lõi
Nuclease có thể lập trìnhEnzym liên quan đến CRISPR-(các biến thể Cas9, Cas12) là phổ biến nhất. Các công cụ cũ hơn như ZFN và TALEN thường khó nhắm mục tiêu lại- hơn vì mỗi mục tiêu mới thường yêu cầu một protein mới được thiết kế.
RNA dẫn đường (gRNA).RNA ngắn này xác định nơi trình soạn thảo hành động. Chất lượng thiết kế ảnh hưởng mạnh mẽ đến cả hiệu quả lẫn-rủi ro ngoài mục tiêu.
Sửa chữa đường dẫn và mẫu.Kết quả phụ thuộc vào cách tế bào sửa chữa vết nứt. Mẫu nhà tài trợ thường được yêu cầu để chèn chính xác.
Phương thức giao hàng.Các lựa chọn bao gồm điện di, hạt nano lipid, vectơ virus và phân phối ribonucleoprotein trực tiếp (RNP). Sự lựa chọn thường phụ thuộc vào loại tế bào, quy mô và yêu cầu an toàn. Nó cũng định hình không gian bàn ghế, nhu cầu xử lý và ngăn chặn chất thải.
Cách kết nối này với các giải pháp phòng thí nghiệm BOKA
Bản thân chỉnh sửa gen là một quyết định sinh học. Liệu nó có chạy ổn định hay không một phần là do quyết định về cơ sở hạ tầng. BOKA không cung cấp thuốc thử chỉnh sửa. Chúng tôi thiết kế và xây dựng môi trường phòng thí nghiệm xung quanh quy trình làm việc.
Trong hầu hết các phòng thí nghiệm chỉnh sửa, các điểm tích hợp trông như thế này:
Bàn thí nghiệm.Các bề mặt-kháng hóa chất, dễ{1}}làm sạch{2}}hỗ trợ công việc nuôi cấy tế bào và phân tử-thông thường. Bố cục có thể tách biệt các bước trước{5}} và sau-khuếch đại để giảm sự lây nhiễm chéo-.
Hệ thống thông gió và thanh lọc.Luồng khí được kiểm soát và lọc không khí giúp duy trì môi trường làm việc ổn định. Yêu cầu phụ thuộc vào đánh giá rủi ro của bạn.
Tủ hút.Cần thiết khi quy trình công việc liên quan đến hóa chất độc hại, chẳng hạn như trong quá trình chiết xuất hoặc chuẩn bị dung dịch đệm.
Trạm trung tâm và bàn phụ.Chúng hỗ trợ các không gian làm việc và thiết bị dùng chung, linh hoạt như máy ly tâm và máy luân nhiệt.
Trụ cột dịch vụ trần vàtủ bình gas.Chúng cung cấp quyền truy cập có tổ chức vào các dịch vụ điện, dữ liệu và khí đốt (ví dụ: CO₂ cho các vườn ươm) với ít sự lộn xộn hơn ở cấp độ dự phòng.
Tủ an toàn sinh học, mức độ ngăn chặn và chứng nhận thường tuân theo đánh giá an toàn sinh học của tổ chức của bạn. Chúng tôi thường lên kế hoạch bố trí phòng, tiện ích và luồng không khí xung quanh các yêu cầu đó ở giai đoạn thiết kế.
Điều này phù hợp ở đâu và không phù hợp ở đâu
Nói chung là phù hợp:
- Phòng thí nghiệm nghiên cứu học thuật hoặc tổ chức xây dựng khả năng chỉnh sửa tế bào-dòng hoặc mô hình-sinh vật
- Các công ty khởi nghiệp công nghệ sinh học-đang thiết lập bộ sinh học phân tử và nuôi cấy tế bào-đầu tiên của họ
- Cơ sở cốt lõi hỗ trợ nhiều dự án chỉnh sửa với thiết bị dùng chung
- Phòng thí nghiệm giảng dạy giới thiệu các kỹ thuật-công nghệ gen
- Các phòng thí nghiệm hiện tại đang mở rộng sang lĩnh vực chỉnh sửa cần bố cục được khoanh vùng với luồng không khí tốt hơn và khả năng truy cập tiện ích tốt hơn
Nói chung là không phù hợp:
- Các nhóm đang tìm kiếm thuốc thử chỉnh sửa, enzyme hoặc dịch vụ tổng hợp. BOKA không cung cấp những thứ đó.
- Các dự án yêu cầu mức ngăn chặn được chứng nhận cụ thể mà không có đánh giá rủi ro thể chế hoàn chỉnh. Đánh giá đó thường cần phải đến trước.
- Các-thử nghiệm một lần có thể được thực hiện thông qua một tổ chức nghiên cứu theo hợp đồng, nơi khó có thể có được một không gian dành riêng.
Câu hỏi thường gặp
Chỉnh sửa gen có giống như kỹ thuật di truyền không?
Không chính xác. Kỹ thuật di truyền là thuật ngữ rộng hơn. Chỉnh sửa gen thường đề cập đến những thay đổi chính xác, có mục tiêu tại một địa điểm xác định.
CRISPR có phải là phương pháp chỉnh sửa gen duy nhất không?
Không. ZFN và TALEN cũng tồn tại. CRISPR có xu hướng được ưa chuộng vì tính linh hoạt và chi phí thiết kế thấp hơn.
Chỉnh sửa gen có cần phòng thí nghiệm đặc biệt không?
Trong hầu hết các trường hợp, nó cần quy trình làm việc phân tử và nuôi cấy tế bào được kiểm soát thay vì một loại phòng cụ thể. Các yêu cầu phụ thuộc vào sinh vật, vectơ và quy định của địa phương.
BOKA có thể giúp lập kế hoạch phòng thí nghiệm cho công việc này không?
Có, để bố trí, băng ghế, thông gió, thanh lọc và các tiện ích. Các quy trình sinh học và phê duyệt an toàn sinh học vẫn thuộc về tổ chức của bạn.
Lập kế hoạch cho một phòng thí nghiệm cho công việc chỉnh sửa gen?Chia sẻ quy trình làm việc và những hạn chế về không gian của bạn vớiBOKAđội. Chúng tôi có thể cùng bạn xem xét các yêu cầu về bố cục, luồng không khí và tiện ích trước khi bắt đầu xây dựng.