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May 16, 2023

바이러스성 간염 감염을 탐지하는 새로운 도구로서 CRISPR/Cas 시스템의 잠재력

바이러스학 저널

바이러스학 저널 20권, 논문 번호: 91(2023) 이 기사 인용

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염증성 간 질환의 가장 흔한 원인인 바이러스성 간염은 전 세계적으로 수억 명의 사람들에게 영향을 미칩니다. 이는 5가지 명목 간염 바이러스(A-E형 간염 바이러스) 중 하나와 가장 일반적으로 관련됩니다. HBV와 HCV는 급성 감염과 평생 지속되는 만성 감염을 유발할 수 있는 반면, HAV와 HEV는 자가 제한적 급성 감염을 유발합니다. HAV와 HEV는 주로 대변-구강 경로를 통해 전염되는 반면, 다른 형태로 전염되는 질병은 혈액 매개 질병입니다. 바이러스성 간염 치료와 HAV 및 HBV 백신 개발의 성공에도 불구하고 이러한 질병에 대한 유전적 수준의 정확한 진단은 아직 없습니다. 바이러스성 간염의 시기적절한 진단은 효율적인 치료 개입을 위한 전제 조건입니다. 클러스터링된 규칙적인 간격의 짧은 회문 반복(CRISPR)/CRISPR 관련 서열(Cas) 기술의 특이성과 민감성으로 인해 바이러스 질환 진단 분야의 중요한 요구를 충족할 수 있는 잠재력이 있으며 다양한 지점에서 사용될 수 있습니다. DNA와 RNA 게놈을 모두 사용하여 바이러스를 탐지하는 POC(of-care) 진단 애플리케이션입니다. 이 리뷰에서는 CRISPR-Cas 진단 도구의 최근 발전에 대해 논의하고 바이러스성 간염 감염의 진단 및 통제를 위한 신속하고 효과적인 전략의 잠재력과 전망을 평가합니다.

간에 염증을 일으키는 감염인 바이러스성 간염은 전 세계적으로 중요한 건강 관리 문제입니다. 간 염증을 일으키는 것으로 알려진 바이러스에는 단순포진바이러스(HSV), 거대세포바이러스(CMV), 엡스타인-바 바이러스(EBV), 수두대상포진바이러스(VZV) 등이 있습니다[1]. 그러나 이 질환의 가장 빈번한 원인 물질은 A형 간염 바이러스(HAV), B형 간염 바이러스(HBV), C형 간염 바이러스(HCV), 델타 간염 바이러스(HDV) 및 E형 간염 바이러스(HEV)를 포함한 간 친화성 바이러스입니다. ), 이는 급성 또는 만성 감염으로 이어진다[2]. 이러한 간 바이러스에는 다양한 전염 경로를 통해 전파되는 다양한 바이러스 계열의 다양한 DNA 및 RNA 바이러스가 포함됩니다[3]. 전 세계적으로 바이러스성 간염으로 인해 매년 약 140만 명이 사망합니다. 사망률 측면에서 HBV와 HCV는 HIV, 말라리아, 결핵과 동등한 세계 4대 감염 위협에 속합니다[4, 5]. 바이러스성 간염의 임상 증상은 무증상 간염부터 급성 간염, 급성 간부전, 만성 간질환, 심지어 환자에 따라 간세포암종(HCC)을 포함한 간 관련 결과까지 다양합니다[6]. 간염 치료법의 일부 의학적 발전과 HAV 및 HBV 백신 개발에도 불구하고 바이러스성 간염 감염의 정확한 유전적 진단에는 여전히 큰 격차가 있습니다. 바이러스성 간염의 조기 정확한 진단과 예후의 조기 평가는 영향을 받은 사람들의 효과적인 치료와 관리에 매우 중요합니다[7]. 신흥 유전자 편집 기술인 CRISPR/Cas는 이러한 기술적 격차를 메울 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. CRISPR/Cas 시스템은 고효율 및 프로그래밍 가능 설계를 갖춘 광범위한 진단 및 치료 응용 분야에 매력적입니다[8]. CRISPR 유전자좌는 1987년 E. coli에서 처음 발견되었으며, 이어서 CRISPR 의존 단백질이 확인되었습니다. 후속 연구에서는 CRISPR가 서열의 정확하고 구체적인 분해를 통해 바이러스 병원체 및 플라스미드를 포함한 외인성 유전 요소에 대한 원핵 세포의 방어 메커니즘 역할을 한다는 것을 보여주었습니다[9, 10]. CRISPR-Cas 시스템은 6가지 유형과 48가지 하위 유형을 포함하는 Class I과 II의 두 가지 주요 범주로 나뉩니다[11]. 클래스 I에는 각각 Cas3, Cas10 및 Cas8 유사(csf1) 효소와 관련된 유형 I, III 및 IV가 포함되며 Cas 단백질 세트와 함께 CRISPR RNA(crRNA)를 사용하여 다음을 식별하고 제거합니다. 유전적 요소를 표적으로 삼아라. CRISPR 시스템의 Class II에는 각각 Cas9, Cas12 및 Cas13 단백질을 포함하는 Type II, V 및 VI가 포함되며 해당 기능을 위해 crRNA와 하나의 다중 도메인 Cas 단백질만 사용합니다[12,13,14,15, 16]. 이 리뷰에서는 CRISPR-Cas 진단 도구의 최근 발전과 바이러스성 간염 감염 탐지에 대한 잠재적 응용을 살펴봅니다. 먼저 간염 바이러스의 5가지 주요 분류와 임상적 측면을 간략하게 살펴보겠습니다. 다음 섹션에서는 바이러스성 간염 검출을 위한 다양한 CRISPR-Cas 이펙터에 중점을 두고 감염성 질환 진단을 위한 CRISPR-Cas 시스템의 중요성과 적용을 간략하게 설명합니다. 또한 CRISPR 기반 진단 시스템의 장점과 단점에 대해 자세히 설명하고 향후 연구 관점을 소개할 예정이다.