CRISPR-Cas není jen výsadou bakterií a archeí

10.8.2026 | Eva Benešová

Systémy CRISPR-Cas si většina z nás spojuje s obranou bakterií a archeí proti virům a s moderními metodami editace DNA. V této souvislosti již byla popsána celá řada různých systémů CRISPR-Cas, které se dle nejnovějších poznatků dělí do 2 tříd, 7 typů a 46 subtypů.  Stejně tak byla definována nepřeberná řada aplikací pro tyto systémy, včetně využití v genových terapiích nebo při úpravě genomů polních plodin. CRISPR-Cas technologie se tak během několika let staly univerzální platformou, jejíž flexibilita umožňuje zasahovat do dějů v buňkách, organismech i celých ekosystémech (více například zde: CRISPR | BIOTRIN, Jennifer Doudna a její snahy o řešení technických překážek využit | BIOTRIN).

Současný výzkum ale ukazuje, že tento systém není jen doménou bakterií, ale objevuje se i u samotných virů. Mezi prvními viry, u kterých byl potvrzen výskyt systémů CRISPR-Cas, byly bakteriofágy napadající bakterie Vibrio cholerae. 

Tento objev je zásadní hned z několika důvodů. V první řadě rozšiřuje naše chápání biologie prokaryotních organismů. Zároveň však umožňuje nahlížet na systémy CRISPR-Cas z nového úhlu, objevovat jejich nové funkce přesahující pouhý obranný mechanismus bakterií a otevírá další možnosti jejich aplikace. 

Díky rozsáhlým metagenomovým analýzám navazujícím na prvotní objevy CRISPR-Cas systémů ve virových genomech bylo potvrzeno, že ačkoli je výskyt CRISPR Cas systémů u virů vzácný, obrovská diverzita virového světa způsobuje, že existují bakteriofágy, které obsahují různé typy CRISPR Cas systémů, včetně variant známých z bakterií. Tyto virové systémy jsou však často redukovány do výrazně jednodušší podoby. Řada z nich proto využívá pouze některé funkce, které známe z bakteriálních CRISPR-Cas systémů. Jako příklad můžeme uvést virové systémy, které neumí inkorporovat nové sekvence a jsou závislé pouze na sekvencích, které systém již obsahuje, nebo systémy, které částečně využívají proteinový aparát (konkrétně proteiny Cas) bakteriálního hostitele. Z biotechnologického hlediska budou do budoucna jistě nesmírně důležité poznatky týkající se nových, velmi kompaktních Cas proteinů s nukleasovou aktivitou. 

Je pozoruhodné, jak rozmanitými způsoby mohou viry systémy CRISPR-Cas uplatňovat. Jednou z možností je využití tohoto sytému jako účinné obrany proti konkurenčním virům, které by infikovaly stejného bakteriálního hostitele. Další možností je vyřazení obranných mechanismů bakteriální buňky či vhodná modifikace jejího metabolismu ve prospěch viru. Z čistě obranného mechanismu, jak jsme CRISPR-Cas chápali dosud, se tak stává i nástroj využívaný ke konkurenčnímu boji a k manipulaci hostitele.

Velké množství nově popsaných CRISPR-Cas systémů otevírá nové možnosti genové editace, které mohou zásadním způsobem posunout naše možnosti ve výzkumu, medicíně, zemědělství a biotechnologiích obecně. Zároveň však otevírá mnoho nových otázek týkajících se jejich evoluce či funkce, které čekají na detailní odpovědi.  

Zdroje:

  • Al-Shayeb, B., Skopintsev, P., Soczek, K.M., Stahl, E.C., Li, Z., Groover, E., Smock, D., Eggers, A.R., Pausch, P., Cress, B.F., Huang, C.J.,Staskawicz, B., Savage, D.F., Jacobsen, S.E., Banfield, J.F., Doudna, J.A. Diverse virus-encoded CRISPR-Cas systems include streamlined genome editors. Cell. 2022; 185(24):4574-4586 e16. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.10.020
  • Makarova, K.S., Shmakov, S.A., Wolf, Y.I. et al. An updated evolutionary classification of CRISPR-Cas systems including rare variants. Nat Microbiol. 2025; 10, 3346-3361. https://doi.org/10.1038/s41564-025-02180-8
  • O’Hara, B.J., Barth, Z.K., McKitterick, A.C., and Seed, K.D. A highly specific phage defense system is a conserved feature of the Vibrio cholerae mobilome. PLoS Genet. 2017; 13, e1006838. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1006838.
  • Seed, K., Lazinski, D., Calderwood, S. et al. A bacteriophage encodes its own CRISPR/Cas adaptive response to evade host innate immunity. Nature. 2013; 494, 489-491. https://doi.org/10.1038/nature11927
  • Al-Shayeb, B., Sachdeva, R., Chen, LX. et al. Clades of huge phages from across Earth’s ecosystems. Nature. 2020; 578, 425-431. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2007-4