Medisinsk bioteknologi - CRISPR

Hvordan infiserer bakteriofager bakterier og hva skjer med bakterien?

1. Fagen (virus) injiserer sitt genetiske materiale (DNA eller RNA) i bakterien

2. Bakterien begynner å produsere fagkomponenter

3. Bakterien sprekker (lyserer) og dør, og nye fager slippes ut

Hva er CRISPR?

CRISPR er en metode for å redigere gener i celler.

Hva står CRISPR for?

Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats

Hvordan lagrer bakterier informasjon om virus eller plasmider som har angrepet dem?

Når bakterier blir angrepet, setter de selv inn små biter av det fremmede DNA-et mellom repeterende sekvenser i sitt eget DNA for å huske tidligere angrep.

Hva gjør cas1- og cas2-proteinene?

Hjelper bakterien med å klippe ut og sette inn biter av fremmed DNA som nye spacere.

Hva gjør cas9-proteinet?

Fungerer som en molekylær saks, som kutter virus-DNA neste gang det dukker opp – guidet av RNA laget fra spaceren.

Hvordan hindrer bakterien at CRISPR/Cas angriper dens eget DNA?

Cas-proteiner kutter bare DNA som har en PAM-sekvens, som ikke finnes i CRISPR-regionene i bakteriens eget DNA. Derfor angriper systemet bare fremmed DNA.

Forklar kort hvordan CRISPR/Cas beskytter bakterier.

1. Virus angriper og sprøyter inn DNA.

2. Bakterien lagrer en liten bit av virus-DNA som en spacer.

3. Denne brukes til å lage guide-RNA.

4. Cas-proteinet kobler seg til guide-RNA – de danner et søk-og-kutt-team.

5. Hvis samme virus angriper igjen, gjenkjenner og kutter Cas + guide-RNA virus-DNA og stopper infeksjonen.

Hva er de ulike komponentene i denne figuren?

Hvordan kutter Cas-proteinet fremmed DNA etter gjenkjenning?

1. gRNA lages fra en spacer og matcher virusets DNA.

2. gRNA danner et kompleks med Cas-proteinet – gRNA fungerer som "guide".

3. Cas leter etter en PAM-sekvens på mål-DNA (f.eks. fra et virus).

4. Når gRNA matcher og PAM er til stede, lager Cas et dobbeltrådig brudd (DSB) i virus-DNAet og ødelegger det.

Hva må vi gjøre for å kunne bruke CRISPR til genmodifisering?

1. Vi må vite DNA-sekvensen på DNA-et vi vil redigere.

2. Lage komplimentær RNA-tråd (guideRNA)

→ gRNA binder seg til Cas9 og guider den til rett sted. Cas9 klipper dobbeltråden.

Hva er Homology-Directed Repair (HDR), og hvordan brukes det etter CRISPR-kutt?

Bruker en mal med ønsket DNA-sekvens for å reparere bruddet nøyaktig. Brukes når man ønsker presis genredigering (knock-in, sette inn gener).

Hva er Non-Homologous End Joining (NHEJ), og hvordan brukes det etter CRISPR-kutt?

Enzymer lager compatible ender ved å klippe bort eller legge til nukleotider. Nyttig for “knockouts” (slå ut et gen).

Nevn noen fordeler med CRISPR.

• Presist

• Effektivt og tilgjengelig

• Svært justerbart

Nevn noen begrensninger ved CRISPR.

• Varierende suksess ved innsetting av nytt DNA

• Cas9 kan kutte DNA som ligner på målsekvensen

• Downstream-effekter (på andre gener eller genregulering)

Nevn noen eksempler på bruk av CRISPR.

• Kreftbehandling

• Behandle genetiske sykdommer

• Landbruk

• Virusbekjempelse

• Organtransplantasjon

Hva kjennetegner det medfødte immunforsvaret?

• Kroppens første forsvarslinje

• Rask respons, men ikke spesifikk

Hva kjennetegner det ervervede immunforsvaret?

• Spesifikt forsvar som tilpasser seg det aktuelle patogenet

• Langsommere respons første gang, men danner immunologisk hukommelse

Hvordan gir vaksiner oss immunitet?

Vaksiner inneholder en ufarlig versjon av et virus eller bakterie

→ Kroppen trener immunforsvaret på å kjenne igjen patogenet.
→ B-celler og T-celler aktiveres og danner hukommelsesceller.
→ Neste gang kroppen møter det ekte viruset, reagerer immunforsvaret raskere og sterkere, og du blir ikke (eller mindre) syk

Hva er hovedtypene vaksiner?

• Virus (inaktivert, svekket)

• Virale vektorer

• DNA/RNA

• Proteinbasert

Hva er forskjellen på svekkede og inaktiverte virus i vaksiner?'

Svekket virus: levende, men svekket – gir sterk immunrespons, men kan gi mild sykdom hos svekkede.

Inaktivert virus: dødt virus (behandlet med varme/kjemikalier) – tryggere, men gir ofte svakere immunrespons og krever flere doser.

Hva er forskjellen på effekten fra replikerende og ikke-replikerende virale vektorer i vaksiner?

Replikerende:
Immunitet varer lenge

Ikke-replikerende:
Kortere antigenproduksjon, men høyere sikkerhet.

Hva er forskjellen mellom protein-subenhetsvaksiner og VLP-vaksiner?

Protein-subenheter: Inneholder kun deler av viruset (f.eks. spike-protein), trenger ofte hjelpestoffer og flere doser.

VLP (virus-like particles): Tomme viruslignende skall – ligner virus i form, men uten arvemateriale → trygg og effektiv immunrespons.

Hvordan fraktes DNA- og RNA-vaksiner inn i cellene?

DNA: trenger elektroporasjon

RNA: innkaplset i lipid-nanopartikkelbelegg