Kindral

Kuidas CRISPR-i genoomi redigeerimine töötab ja kuidas see võiks meid muuta üliinimesteks

Kuidas CRISPR-i genoomi redigeerimine töötab ja kuidas see võiks meid muuta üliinimesteks


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Geenide redigeerimine on olnud ulmelugude teema, sest teadlased avastasid selle rolli koodina kogu Maa elu arengule. Popkultuur on juba aastakümneid kasutanud superjõudude ja loomamutatsioonide selgitamiseks DNA-mutatsiooni - legendaarne koomiksiraamatu superkangelane Ämblikmees sai oma ämblikulaadse tugevuse ja võrgusilma võime radioaktiivse ämblikuhammustuse kaudu. See lugu on muidugi äärmiselt kaugeleulatuv; kuid teadlased õpivad iga päevaga üha enam geenide redigeerimist ja seda, kuidas seda võiks tulevikus kasutada. Viimase 30 aasta jooksul on teadlased uurinud meetodit, mida bakterid kasutavad haiguste vastu võitlemiseks, nimetusega CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Repeats) ja on uurinud võimalusi, kuidas see aitaks inimestel võidelda eluohtlike ja ravimata haiguste vastu.

Mis on genoomi redigeerimine?

DNA on kood, mis on kirjutatud kõigi Maa elusolendite vundamendisse. See on protsess, mille kaudu kasvavad ja arenevad kõik elusolendid. Geeniredigeerimine on protsess, mille käigus saab geneetilist materjali lisada, eemaldada või muuta kõikjal koodis.

Geneetiline muutmine pole uus teema - inimesed on sajandeid muutnud Maa muu elu genoomi. "Puhtatõulistest" koertest kuni tavalise banaanini võib valikulist aretust kasutada DNA muutmiseks ja spetsiifiliste mutatsioonide valimiseks, et kiirendada või tagasi pöörata evolutsiooni tehtud väga aeglast tööd. Kui "Geneetiliselt muundatud organism" on tööstuses muutunud hirmutavaks sõnaks "orgaaniliste, GMO-deta" toiduainete müümiseks, on tehniliselt peaaegu kogu inimese tarbitud toit selektiivse paljundamise käigus geneetiliselt muundatud. Kõiki puu- ja köögivilju kasvatatakse maksimaalse suuruse ja ideaalse kuju saavutamiseks ning loomi kasvatatakse nende rasvasuse ja kuulekuse tõttu.

Kuid selektiivne aretamine võib põhjustada märkimisväärseid probleeme, kui seda kasutatakse vastutustundetult. Näiteks tõukoerad kannatavad paljude kohutavate haiguste ja raskuste tõttu, mis on tingitud sugulusaretusest ja kasvatajate vähesest hooldusest. Geenide redigeerimine ei tugine primitiivsetele aeglastele tehnikatele, millel on varjatud tulemused, näiteks valikuline aretus. Selle asemel asendab see täpselt ja ainult geenid, mis on konkreetsete tunnuste jaoks spetsiifiliselt identifitseeritud erineva järjestusega, mis kaitseb rakku selle asemel, et seda rünnata.

Sellel tehnikal on inimestel väga ilmne kasutusala, näiteks silmade värvi ja kõrguse kosmeetilised muutused või isegi praktilised probleemid, näiteks füüsiline elujõud. Kuid teadlased on veel kaugel võimalusest geneetilisi järjestusi nende tunnuste saamiseks redigeerida; praegu kasutatakse geenide redigeerimist enamasti uuringute eesmärgil, et jõuda lähemale täiuslikke inimesi täis tulevikule.

CRISPR-id on spetsiifiline geenijärjestus, mida kasutatakse geenide redigeerimisel, mis loob väikesed järjestused DNA järjestustes, mis toimivad kaitsena kahjulike mutatsioonide eest. Kui genoomis peaks ilmnema viirus või solvav mutatsioon, suudaks CRISPR järjestus selle enne selle laienemist peatada.

Kuidas CRISPR-Cas9 töötab?

DNA on äärmiselt keeruline ning paljude spetsiifiliste järjestuste leidmine ja muutmine suurte muudatuste loomiseks on endiselt ülesanne, milleks ainult evolutsioon on osutunud võimekaks. Muudatuste sisestamine lahtrisse on aga hallatav ülesanne. Enne CRISPR-e pidid teadlased kasutama kalleid ja raskesti toodetavaid valke, mida nimetatakse ZFN-ideks ja TALEN-ideks. Need valgud tuli luua iga projekti jaoks värskelt ja nende loomine oli töömahukas ning mõnikord ebaõnnestus. Kui katse peaks ebaõnnestuma, tähendaks see tuhandete dollarite kaotust ja märkimisväärset aega. CRISPR-id on aga laboris üsna hõlpsalt ja odavalt loodud, mis muudab need varasemate meetodite ideaalseks asendajaks.

Teadlased loovad RNA järjestuse, mis juhib ensüümi Cas9 raku tuuma, et eemaldada või redigeerida viiruste või haiguste tõttu esinevaid DNA väga spetsiifilisi osi. Raku membraan on tavaliselt väikese elektrilöögiga purustatud ja RNA sisestatakse. RNA järjestus juhib Cas9 ensüümi otse solvava DNA ahelani ja ensüüm lõikab DNA ära, nii et sellel pole võimalust paljuneda. Seejärel parandab rakk ennast automaatselt - jättes sünteetilise struktuuri nüüd kustutatud DNA asemele. Uus järjestus toimib kaitsena sama solvava DNA vastu, kes üritab end uuesti sisestada; kui uus järjestus seda märkab, suunatakse Cas9 automaatselt seda välja lõikama.

Sel moel ei tehta geenide redigeerimist ainult surmavate haiguste korral, vaid selleks, et haavatavus genoomist täielikult kõrvaldada. Kuna uutel järjestustel ei ole rakustruktuurist väljaspool mingit kujutist, tegutsevad nad lihtsalt selleks, et muuta rakk "targemaks" ja paremini kaitsta end ohtude eest.

Protsessi praktilised rakendused

Siiani on CRISPR järjestuste kõige praktilisem rakendamine olnud geneetika uurimine. Selle meetodi abil saavad teadlased hõlpsasti näha, kuidas väikesed muutused DNA-s mõjutavad üherakulisi organisme või baktereid. Seda uurimistööd tehakse lootuses, et ühel päeval suudab see varsti teha ülitähtsat genoomiteraapiat, mis võib päästa elusid. Võimalike vanemate DNA-d saab testida, et näha, kas nad on haiguste kandjad, mida geeniteraapia suudab ravida. Kui on suur tõenäosus, et lapsel tekivad need haigused, saab in vitro viljastamise ajal kasutada CRISPR-e, et vältida haiguse muutumist areneva lapse DNA järjestuse osaks. See mitte ainult ei takista lapsel neid haigusi tekkimast, vaid võib ka takistada neil kandjaid, muutes sisuliselt geenivaramu vastupidavamaks.

Fantastilisemad ideed selle kohta, kuidas saaks geenitöötlust kasutada, on veel kaugel. See meetod on väga hea üksikute koodiridade kustutamiseks, mis on põhjustatud viirustest ja mutatsioonidest, mida on lihtne tuvastada. Kuid sellised tegurid nagu intelligentsus ja füüsiline jõud on ulatuselt ühe rea redigeerimise ulatusest kaugemad. Sellised muudatused võivad olla geeniteraapia tulevik, kuid seni, kuni meil on täiuslik arusaam paljudest DNA erinevate järjestuste vastastikustest mõjudest, võib nende muutmine olla sama keeruline ja ohtlik kui valikuline paljunemine. Kuni neid meetodeid pole täiustatud, on "disainibeebid" ikkagi ulme.


Vaata videot: What is gene editing and how does it work? (Juuni 2022).


Kommentaarid:

  1. Kazrashura

    See tundub talle.

  2. Sam

    Braavo, geniaalne fraas ja see on õige

  3. Bruno

    Ta on ilmselt vale

  4. Kahleil

    Yeah, get caught!



Kirjutage sõnum