Product Articles

Life Science

CRISPR-Cas9 และการพัฒนาวัคซีน

 

          เทคโนโลยี Clustered regularly interspaced short palindromic repeats หรือ CRISPR ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อใช้แก้ไขพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในระดับ genome ให้อยู่ในรูปแบบที่กำหนด ซึ่งได้มีการนำมาใช้ในการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของเซลล์ โดยเฉพาะมะเร็งเม็ดเลือดขาว รวมถึงการนำเทคโนโลยีนี้มาใช้พัฒนาวัคซีนต้านไวรัสชนิดต่างๆ ดังนี้

          การปรับเปลี่ยนรหัสพันธุกรรมของ HSV-1 viruses ในรูปแบบ vector ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการพัฒนาวัคซีนและ tumor therapy ด้วยการใช้ CRISPR/Cas9 system ซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงที่สุด ที่สามารถแก้ไขจีโนมของสิ่งมีชีวิตได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม CRISPR/Cas9 system นอกจากทำการแก้ไขในระดับ genome ได้แล้ว ยังมีประสิทธิภาพในการแทนที่ (replacements) ยีนลงบน genome ของ HSV-1 ใน human cell อีกด้วย โดยมีการยับยั้ง SCR7 ยีนด้วยการทำ NHEJ จากนั้น replace ICP0 gene แบบ HDR-mediated gene replacement ในตำแหน่งที่แตกต่างกันของ HSV-1 genome ที่มีการแก้ไขพร้อมกันและไม่มี off-target ที่สามารถพัฒนาแพลตฟอร์ม desired recombinant viruses using single-cell sorting พบว่าการทำงานร่วมกันของวิธีการดังกล่าวสามารถปรับปรุงแก้ไขไวรัสดีเอ็นเอตามเป้าหมายได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งจะนำไปสู่การอำนวยความสะดวกในการพัฒนาไวรัสและวัคซีนต้านมะเร็ง (Chaolong Lin, et al, 2016)

รูปที่ 1. CRISPR/Cas9-mediated editing ของ HSV-1 genome ใน cultured human cells (Chaolong Lin, et al, 2016)

 

          นอกจากมีการใช้ CRISPR-Cas9 ในยับยั้ง HSV-1 viruses แล้วยังใช้ในการพัฒนา Malaria Vaccine ซึ่งเริ่มขึ้นดเมื่อปี 2012 ด้วยการทำ transgenic Plasmodium falciparum NF54 strain ให้มีการแสดงออก GFP–luciferase ผ่าน parasite life cycle จากนั้นในปี 2014 ได้มีการทำ deletion, reporter knock-in และ nucleotide replacement ใน Plasmodium yoelii genome และประสบความสำเร็จเป็นอย่างมาก หลังจากนั้นจึงมีการใช้ CRISPR/ Cas9 Asian malaria vector จาก Anopheles stephensi พบว่าสามารถแพร่กระจายยีนต้านมาลาเรียไปยังพาหะนำโรคและจำกัดสายเชื้อโรคดังกล่าวได้ที่ประสิทธิภาพ ≥98% (Mahdokht and Abbasali, 2020) หลังจากนั้นยังการนำ CRISPR-Cas9 ไปใช้ในการพัฒนา drugs และ vaccines ด้วยการสร้าง novel transgenic parasites ที่ใช้ในการวิเคราะห์ host-pathogen interactions สำหรับ anti-malarial drug รวมถึง vaccine research โดยงานวิจัยดังกล่าวมีการปรับเปลี่ยน genome ของ P. falciparum ด้วยการขัดขวางการทำงานของ P230p gene แสดงให้เห็นว่ามีการส่งเสริมให้เกิดการสร้าง zygote และสร้าง P. falciparum parasites เช่นเดียวกับการทำงานของ P230 และ P48/45 gene (Marin, 2018)

รูปที่ 2 Malaria vaccine candidates (Duffy and Gorres, 2020)

             และส่วนที่น่าจับตามองสำหรับ CRISPR-Cas9 system นั่นก็คือการพัฒนาวัคซีน SARS-CoV-2 โดยการปรับเปลี่ยน Human B-cell genome ทำให้มีการสั่งการให้เกิดการผลิต antibody ที่จำเพาะต่อ antigen หรือ epitope ซึ่งการรวม B-cells หลายชนิดสามารถใช้สร้างกลุ่ม antibodies ที่มีความจำเพาะต่อ epitopes ได้อย่างหลากหลาย ด้วยการนำส่ง guide RNA และ Cas9 ในรูปแบบ plasmid format เข้าสู่ primary B-cells ที่มีการ culture ผ่าน viral delivery system like adeno associated viruses (AAV) ในกรณีนี้สารพันธุกรรมที่มีการทำการปรับแต่งอย่างแม่นยํา antibody ต่อ SARS-CoV-2 สามารถแทรกใน genome ของ host cell ได้ ซึงวิธีการดังกล่าวได้ผลเป็นอย่างดีใน pathogens ชนิดอื่นๆ อย่าง HIV, flu หรือ Epstein-Barr virus มีความเป็นไปได้ว่าวิธีการดังกล่าวจะสร้างเซลล์ B-cell ที่ต้องการได้จากเปอร์เซ็นของของเซลล์ที่ประสบความสําเร็จในการแก้ไขดีเอ็นเอ เมื่อเซลล์ B เหล่านี้พร้อมแล้วสามารถฉีดเข้าไปในผู้ป่วย (หรือคนที่มีสุขภาพดีขึ้นอยู่กับสถานการณ์) เพื่อกระตุ้นการตอบสนองของภูมิคุ้มกันต่อเชื้อโรค (Muneeb, 2020)

รูปที่ 3 Therapeutic protein production

           จะเห็นได้ว่า CRISPR-Cas9 ได้รับความนิยมอย่างมากในการทำ genome editing ซึ่งผู้วิจัยสามารถเลือกใช้รูปแบบได้อย่างหลากหลาย ขึ้นอยู่กับงานวิจัย โดยทาง Invitrogen สามารถรองรับความต้องการของท่านได้ดังนี้

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ข้อมูลเพิ่มเติม: https://www.thermofisher.com/th/en/home/life-science/genome-editing/geneart-crispr/crispr-grna.html

หรือติดต่อแผนก Technical support e-mail: TAS@3nholding.com หรือฝ่ายงาน Life Science product โทร 022748331

บทความโดย: ชุตินธร ช่วยวงศ์

ตำแหน่ง:Senior Technical Application Specialist for NGS and GeneArt Products


X