עריכת גנים בקריספר.

שלב 1 מתוך 6

מחפשים אתר אחד

קריספר התחיל כמערכת חיסון של חיידקים: חיידק ששרד וירוס שומר קטע מה־DNA שלו, ובפעם הבאה חלבון בשם Cas9 משתמש בקטע הזה כדי למצוא את הווירוס ולחתוך אותו. ב־$2012$⁠ הראו ג’ניפר דודנה ועמנואל שרפנטייה שאפשר לתת ל־Cas9 כל קטע שרוצים, וכך לחתוך כל גן שרוצים. על זה קיבלו פרס נובל בכימיה ב־$2020$⁠.

Cas9 נושא RNA מנחה של $20$⁠ אותיות, שכתוב כמו האתר שרוצים לחתוך. הוא לא סורק את כל הגנום אות אחר אות: הוא מחליק לאורך ה־DNA ועוצר רק ליד PAM, אות כלשהי ואחריה GG. רק שם הוא פותח את ה־DNA ובודק אם ה־RNA המנחה מתאים.

שלב 2 מתוך 6

הקצה הרחוק

ב־PAM, Cas9 פותח את הסליל ומזווג את ה־RNA המנחה מול אחד הגדילים, אות אחר אות, מהקצה שליד ה־PAM אל הקצה הרחוק. אם כל עשרים האותיות מזדווגות, Cas9 ננעל, ושני להבים חותכים את שני הגדילים, שלוש אותיות מה־PAM.

אבל מה קורה כשה־RNA המנחה כמעט מתאים? RNA מנחה והרצת העריכה נעולים עד שתבחרו תשובה.

שלב 3 מתוך 6

ליד ה־PAM

את האותיות הראשונות שליד ה־PAM, הזרע, Cas9 בודק ראשונות, ולכן הן קובעות אם הפתיחה תימשך. אות שגויה שם עוצרת אותו כבר בהתחלה.

שלב 4 מתוך 6

חיבור הקצוות

אחרי החיתוך Cas9 משתחרר, ושבר בשני הגדילים נשאר ב־DNA. שבר כזה מסוכן לתא, והוא מתקן אותו מהר. הדרך המהירה היא חיבור הקצוות, אבל היא לא מדויקת: לעיתים קרובות נכנסת אות נוספת, או שאות נמחקת.

אות נוספת היא הסטת מסגרת, כמו בשיעור הקודם. בפס הקודונים שמתחת ל־DNA, הסתכלו מה קורה לקודונים אחרי השבר.

שלב 5 מתוך 6

העתקת תבנית

הדרך השנייה מדויקת: כשיש בתא קטע DNA שהקצוות שלו תואמים את שני צידי השבר, התא מעתיק אותו לתוך השבר. החוקרים מכניסים תבנית כזאת, ובאמצעה האותיות שהם רוצים לכתוב. כך אפשר לתקן מוטציה, או להוסיף משהו חדש לגן.

שלב 6 מתוך 6

מי מתקן

הזיזו את הרצת העריכה אחורה וקדימה סביב החיתוך, ועקבו אחרי Cas9 ואחרי התבנית. ב־$2023$⁠ אושר הטיפול הראשון בקריספר, לאנמיה חרמשית: חוקרים עורכים את תאי הגזע של מח העצם של החולה מחוץ לגוף, ומחזירים אותם.