بيت » CRISPR-Cas9 as a Programmable Gene Editing Tool

CRISPR-Cas9 as a Programmable Gene Editing Tool

2012
  • Jennifer Doudna
  • Emmanuelle Charpentier
Biotechnology laboratory with CRISPR-Cas9 gene editing tools and modified cells.

The natural CRISPR-Cas9 system was repurposed into a revolutionary gene-editing technology. By fusing the two essential RNA components (crRNA and tracrRNA) into a synthetic single-guide RNA (sgRNA), scientists created a simple two-component system. This sgRNA directs the Cas9 nuclease to any desired DNA location to create a precise double-strand break, which can then be repaired by the cell to introduce targeted mutations or insert new genetic material.

The transformation of the CRISPR-Cas9 bacterial immune system into a universal tool for genome editing was a landmark achievement in molecular biology. The key insight was recognizing its potential for being reprogrammed. In its natural form, the Type II system uses three components: the Cas9 protein, a crRNA that contains the targeting sequence, and a tracrRNA that is crucial for crRNA maturation and Cas9 activation. The Doudna and Charpentier labs demonstrated that this system could be simplified. They engineered a single chimeric RNA, which they termed a single-guide RNA (sgRNA), by linking the 3′ end of the crRNA to the 5′ end of the tracrRNA with a synthetic hairpin loop. This sgRNA retained all the necessary functions of the dual-RNA system.

This simplification was revolutionary because it meant that to retarget the Cas9 nuclease to a new DNA site, one only needed to synthesize a new sgRNA with a different 20-nucleotide guide sequence. This made the technology remarkably easy to use, cheap, and scalable compared to previous editing methods like Zinc Finger Nucleases (ZFNs) and TALENs, which required complex and costly protein engineering for each new target. When the Cas9-sgRNA complex is introduced into a cell, it locates its target DNA sequence and creates a double-strand break (DSB). The cell’s natural DNA repair machinery then takes over. The error-prone Non-Homologous End Joining (NHEJ) pathway often introduces small insertions or deletions (indels), effectively knocking out the gene. Alternatively, if a donor DNA template is supplied, the more precise Homology-Directed Repair (HDR) pathway can be used to insert new sequences or correct mutations.

UNESCO Nomenclature: 3101
– Biotechnology

النوع

Biotechnology

الاضطراب

ثوري

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • discovery of the natural crispr-cas9 mechanism in bacteria
  • identification and functional characterization of the tracrrna
  • understanding of cellular dna repair mechanisms (nhej and hdr)
  • prior gene editing technologies like zfns and talens, which established the principle of targeted double-strand breaks
  • advances in rna synthesis and genetic engineering techniques

التطبيقات

  • gene therapy for genetic disorders like sickle cell anemia and beta-thalassemia
  • development of disease-resistant crops and livestock
  • creation of animal models for human diseases
  • functional genomics research to study gene function (gene knockouts)
  • development of rapid diagnostics for infectious diseases
  • cancer immunotherapy (e.g., car-t cell therapy)

براءات الاختراع:

  • US8697359B1
  • US10000772B2
  • EP2771468B1

أفكار ابتكارات محتملة

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: gene editing, CRISPR-Cas9, sgrna, jennifer doudna, emmanuelle charpentier, genetic engineering, double-strand break, nhej, hdr, biotechnology.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مشروع، هندسة العمليات أو مدير البحث والتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم مقابل التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، التصنيع المرن، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود من Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

السياق التاريخي

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً