He leído que CRISPR/Cas9 se está implementando y probando actualmente para determinar su capacidad para editar genomas en células vivas, y que está reemplazando otras herramientas de edición de genomas en laboratorios, como TALEN y nucleasas con dedos de zinc.
Entiendo que puede haber algunas métricas utilizadas para analizar cualquier sistema de edición del genoma. Uno es la eficiencia, que podría medirse quizás en ediciones por tiempo o ediciones por molécula. Otra métrica podría ser la tasa de error. ¿Cuál es la probabilidad de que un genoma se altere de una manera diferente a la prevista? Otra métrica podría ser la longitud del genoma que se puede editar a la vez.
También leí que CRISPR/Cas9 evolucionó en bacterias. ¿Cuándo evolucionó CRISPR/Cas9 en la historia de la vida en la tierra?
Si CRISPR/Cas9 evolucionó en bacterias, y antes de otros avances evolutivos, incluidos algunos de los que pueden haber permitido ciertas formas de vida multicelulares, tengo que preguntarme si también evolucionaron otros sistemas como CRISPR/Cas9 pero superiores a él en alguna métrica.
¿Cómo funciona la recombinación en la reproducción sexual? ¿Podría involucrar maquinaria biomolecular como la de CRISPR/Cas9?
¿Cómo funciona el sistema inmunológico adaptativo? ¿Cómo funciona la recombinación VDJ? ¿Implica un sistema de edición del genoma avanzado (en relación con CRISPR/Cas9)?
¿Cómo se podría estimar la probabilidad de que ya exista un sistema superior a CRISPR/Cas9?
¡Muchas preguntas interesantes! Permítanme tratar de abordar algunas de ellas, ya que no creo que esté calificado para responderlas todas, pero espero poder comenzar este hilo. Soy un estudiante graduado en el campo de la química biofísica y he estado siguiendo un poco la moda de Crispr Cas9 en los últimos años. Así que no soy un experto en Cas9 de ninguna manera, pero lo encuentro interesante.
Muchos especulan que mientras ha habido vida celular, también han existido virus o algunos parásitos obligados. Esto se deriva de la idea de que los virus tal vez no son "no propios", sino que son partes del huésped que se convierten en partículas inanimadas que escapan de la célula y luego encuentran otro huésped adecuado. Algunos virus han coevolucionado con el huésped, tal vez para evitar que otros virus invadan su "hogar/madre biológica". Una vez más, gran parte de este párrafo es solo especulación, pero es probable que los sistemas CRISPR, o un sistema inmunitario adaptativo como este, hayan existido durante tanto tiempo como los virus/parásitos obligados.
Tasas de error, puede ver algunos de los artículos que han aparecido recientemente, pero la idea es que hay muchas tasas de error, especialmente si el ARN se transcribe constitutivamente a partir de un plásmido. Algunas personas han sugerido entregar, no los plásmidos para los ARN guía y la proteína Cas9, sino la proteína Cas9 complejada con el propio ARN. Otras formas de controlar la cantidad que entrega a una célula incluyen la entrega del ARN para la proteína Cas9 para que finalmente se degrade. Esto evita la complicación de entregar ADN que se puede transcribir varias veces, lo que podría inundar su célula con proteína cas9 o ARN guía, lo que aumenta la probabilidad de efectos no deseados. O puede tener la proteína cas9 y los plásmidos de ARN guía bajo promotores inducibles,
En cuanto a si hay otros sistemas "superiores" a él, ¿y por superior quiere decir más eficiente y tiene menos efectos de focalización? ¡Seguro que esas cosas bien pueden existir, ya que aún no hemos secuenciado todo el planeta! Dejando de lado las bromas, tal vez comience a buscar en los grupos de investigación que hacen inmunidad adaptativa en procariotas, puede encontrar algunas ideas interesantes...
VDJ es un sistema genial del que solo sé un poco, pero vale la pena echarle un vistazo a esta revisión:
"Mecanismo y control de la recombinación V(D)J frente a la recombinación ClassSwitch: similitudes y diferencias", que se puede encontrar aquí .
En esta revisión también se trata la recombinación en la replicación meiótica versus mitótica: "Recombinación meiótica versus mitótica: dos rutas diferentes para la reparación de roturas de doble cadena", que está disponible aquí .
Entonces, para responder a su pregunta, ¡tendré que deferir a alguien más!
Mi pregunta para usted es ¿qué es "avanzado"? La vida, tal como la entendemos, ha estado evolucionando durante unos 3-4 mil millones de años. "Avanzado" sugiere que un organismo ha evolucionado mejor o más rápido. No sé si llamaría a algo más avanzado per se, pero ¿tal vez más complicado y más capaz de adaptarse rápidamente a las nuevas presiones ambientales? Las bacterias nos tienen vencidos si hubo cambios rápidos en el medio ambiente, el calentamiento global, los asteroides que se precipitan hacia el planeta, etc.
Estimar esta probabilidad requiere saber qué tan grande es el espacio de secuencia completo de la Tierra, algunos han estimado entre 5 y 50 millones de especies eucariotas, pero depende de qué métrica usaría para definir una nueva especie. Se desconoce para los procariotas. Mi conjetura es que tienes cientos de millones de organismos diferentes que son capaces de tener algún tipo de sistema inmunitario adaptativo que puede ser inherentemente diferente del sistema CRISPR/Cas9 pero que aún usa algunos elementos similares, como la complementación de ácidos nucleicos, como un modo de defensa. contra parásitos obligados. Luego, las preguntas son cuántos de esos organismos hemos secuenciado y cuántas proteínas tenemos alguna idea de cómo funcionan en función de las similitudes de secuencia con otras proteínas. O si hemos caracterizado directamente su estructura 3D en base a Microscopía Electrónica de Transmisión Criogénica (Cryo EM), RMN o cristalografía de rayos X. Entonces, me imagino que acabamos de tocar la punta del iceberg en la búsqueda de enzimas naturales que puedan funcionar como herramientas de edición y localización de genes. Además, podemos comenzar a diseñar nuestras propias enzimas como las que trabaja el profesor David Baker en la UW. Enorme océano para ir a explorar, trae una caña de pescar molecular :-)
Behzad Rowshanravan