Populärvetenskaplig presentation

Immunsystemet CRISPR-Cas och dess tillämpningar

Vår forskargrupp studerar CRISPR-Cas, det adaptiva immunsystemet hos bakterier och arkéer, både dess grundläggande biologiska funktion och dess tillämpningar.

Virus är ett stort hot mot de flesta livsformer, och som svar har ett antal försvarsmekanismer utvecklats. Dessa försvar kan delas in i ospecifika och adaptiva. Ospecifika system reagerar snabbt på vissa förbestämda kännetecken för infektion, exempel hos människor (och många andra djur) är inflammation och komplementsystemet. Exempel hos bakterier är systemen för restriktion-modifikation och abortiv infektion. Adaptiva system har den unika egenskaper att de kan lära sig identifiera patogener som tidigare inte kändes igen och vi människor använder antikroppar för att uppnå detta.

Ett adaptivt immunsystem ansågs länge vara för komplext för arkéer och bakterier, så upptäckten av CRISPR-Cas var en överraskning. Till skillnad från antikroppar, som känner igen patogeners ytstruktur, så känner CRISPR-Cas igen virusets DNA eller RNA. Systemet hämtar korta DNA-fragment, kallade spacers, från viruset och sätter in dem i CRISPR-lokusets i cellens genom. CRISPR är en kassett av spacers åtskilda av korta repeterade sekvenser. CRISPR transkriberas till RNA som känns igen av CRISPR-associerade (Cas) proteiner. Cas proteiner använder spacern för att hitta och förstöra virus.

Omkring hälften av alla bakterier och de flesta arkéer har CRISPR-Cas-system. CRISPR-Cas spelar en viktig roll i den ständiga kampen mellan celler och deras virus och påverkar både ekologi och evolution för dessa organismer.

Cas-proteiners, särskilt Cas9, förmåga att använda RNA för att styra dess nukleas-aktivitet har använts för att utvecklas dem till effektiva, exakta och lättanvända verktyg för genetisk modifiering av växter, djur och andra eukaryoter. Både förändring av DNA och ändring av genuttryck kan göras. Metoden är allmänt använd inom forskning och industri, men har också stor potential för behandling av ärftliga sjukdomar.

Principen för immunsystemet CRISPR-Cas Typ I