CRISPR-interferenssi bakteerien metaboliamuokkauksessa

Abstract

CRISPR-interferenssi on uusi, mutta tiedepiireissä jo paljon huomiota saanut geenien ekspressiosäätelytekniikka. Se perustuu prokaryooteista löydettyyn CRISPR/Cas9-immuunijärjestelmään, jossa ainoastaan yksi proteiini vastaa solussa vieraan DNA:n pilkkomisesta. Nukleaasiaktiivisuuden hiljentävällä mutaatiolla saadaan kuitenkin aikaan proteiini, joka pilkkomisen sijasta estää stereomeerisesti kohde-DNA:n transkription, ja edelleen tarkoituksenmukaisesti käytettäessä geenin hiljenemisen. CRISPR-interferenssi on tarkkuutensa, säädettävyytensä ja palautuvuutensa ansiosta ennennäkemätön geenien ekspressiosäätelytekniikka, jonka on potentiaalinsa vuoksi spekuloitu syrjäyttävän yleisimmät käytössä olevat tekniikat. Potentiaalisista ominaisuuksistaan huolimatta CRISPR-interferenssin käytännöllisyyttä ei ole vielä vertailtu suhteessa muihin tunnettuihin ekspressiosäätelymenetelmiin. Tässä työssä kootaan julkaistuihin tutkimuksiin pohjautuvaa vertailuaineistoa, jonka avulla pyritään muodostamaan käsitys CRISPR-interferenssin tämänhetkisestä kilpailukykyisyydestä ja valmiudesta teollisten sovellusten työkaluksi. CRISPR-interferenssin on jo osoitettu soveltuvan monenlaisiin käyttötarkoituksiin, mutta riittävän vertailudatan keräämiseksi tässä työssä vertailun painopisteeksi on valittu hiljennystehokkuuden ja spesifisyyden ohella saavutukset bakteerien metaboliamuokkauksissa. Kerätyn datan perusteella päädyttiin johtopäätökseen, että vaikka CRISPR-interferenssi suoriutuu selkeästi muita säätelytekniikoita paremmin, ei tekniikka silti ole yksiselitteisesti käytännöllisin menetelmä metaboliamuokkaukseen. Tämä johtuu siitä, että eri sovelluksilla voi olla hyvin erilaisia rajoitteita ja prioriteetteja, joihin CRISPR-interferenssi ei pysty aina esimerkiksi kustannustehokkuudeltaan vastaamaan. Metaboliamuokkauksissa CRISPR-interferenssi ei vielä yksinään pärjää yhdistelmätekniikoille, joihin liittyy usein myös geenien deleetioita. On kuitenkin huomionarvoista, että tähänastisissa CRISPR-interferenssin metaboliamuokkaukseen kohdistuvissa tutkimuksissa on usein tavoitteena tuottavuuden maksimoinnin sijasta yleisen soveltuvuuden tarkastelu. CRISPR-interferenssin käytännön potentiaalin mittaamiseksi tarvitaankin lisätutkimuksia, joiden prioriteettina on tuottavuus ja/tai kannattavuus.