Για κάτι που λέγεται "ένα γνωστό όνομα για τους μοριακούς βιολόγους», πολλοί από εσάς πιθανότατα δεν έχετε ακούσει ποτέ για το CRISPR και δεν ξέρετε γιατί πρέπει να είστε ενθουσιασμένοι (ή, ενδεχομένως, τρομοκρατημένοι). Έχει να κάνει με την προηγμένη γονιδιακή θεραπεία και το μάτισμα – και φέρνει τις ιδέες επιστημονικής φαντασίας κατευθείαν στην πραγματικότητα. Ακολουθεί ένα γρήγορο FAQ σχετικά με την επιστήμη πίσω από το CRISPR και γιατί ο κόσμος δίνει τόσο μεγάλη προσοχή.
Εντάξει, τι είναι το CRISPR και τι σημαίνει;
Το CRISPR αναφέρεται σε ασυνήθιστες αλληλουχίες DNA που βοηθούν στην προστασία των οργανισμών εντοπίζοντας απειλές – ειδικά ιούς – και επιτιθέμενες σε αυτούς. Το όνομα σημαίνει Ομαδοποιημένα κανονικά διαστήματα σύντομο Παλινδρομικό Επαναλαμβάνει. Ναι, αυτό ακούγεται λίγο γελοίο, αλλά στην πραγματικότητα είναι μια πολύ ακριβής περιγραφή όταν εξετάζουμε τις ίδιες τις αλληλουχίες DNA. Είναι ομαδοποιημένα, απέχουν μεταξύ τους σε σαφή διαστήματα και όταν εκχωρούνται τιμές γραμμάτων, μοιάζουν με μικρά παλίνδρομα που επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά με μικρές παραλλαγές.
Προτεινόμενα βίντεο
Τα CRISPR παρατηρήθηκαν για πρώτη φορά στη δεκαετία του 1980, όταν οι επιστήμονες μελετούσαν τα γονιδιώματα των αρχαίων και των βακτηρίων. Ακόμη και σε τέτοια σχετικά απλά γονιδιώματα, οι βιολόγοι (κυρίως ο Francisco Mojica) άρχισαν να παρατηρούν αυτές τις περίεργες αλληλουχίες που φαινόταν να επαναλαμβάνονται με πολύ συγκεκριμένο τρόπο, με κενά ενδιάμεσα. Οι μοριακοί βιολόγοι ήταν σίγουροι ότι είχαν έναν μοναδικό σκοπό και η επικρατούσα θεωρία σύντομα έγινε ιογενής άμυνα, η οποία τελικά αποδείχθηκε το 2007 υπό τις οδηγίες του Philippe Horvath. Μόνο στις αρχές της δεκαετίας του 2010, ωστόσο, οι ερευνητές άρχισαν να παθιάζονται ιδιαίτερα με τις δυνατότητες πίσω από το CRISPR.
Σχετίζεται με
- Η επεξεργασία γονιδίων CRISPR-Cas9 θα μπορούσε μια μέρα να «απενεργοποιήσει» τον ιό HIV στο σώμα
- Κινέζοι γιατροί φέρεται να γέννησαν τα πρώτα μωρά στον κόσμο με γονιδιακή επεξεργασία
Άρα είναι απλώς ένας κλώνος DNA;
Ναι και ΟΧΙ. Το CRISPR έχει γίνει ένας παράγοντας δυνατότητας συναρμογής γονιδίων, επεξεργασίας και γενικού πειραματισμού. Για να κατανοήσουμε πώς, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πρώτα τον ρόλο των CRISPRs στα γονιδιώματα και πώς λειτουργούν για την προστασία των οργανισμών (συνήθως, όπως αναφέραμε, των βακτηρίων). Μια δίκαιη σύγκριση θα ήταν οι τηλέγραφοι που στέλνουν τον κώδικα Μορς. Κάθε ακολουθία είναι ένα μήνυμα για μια διαφορετική επίθεση και κάθε διάστημα είναι το STOP που τελειώνει αυτό το μήνυμα. Αν οι μεταφορές δεν είναι το θέμα σου, Το Χάρβαρντ μπαίνει σε πολύ μεγαλύτερο βάθος.
Όταν ένας οργανισμός συναντά έναν νέο και επικίνδυνο ιό, δεν ξέρει πώς να προστατεύσει τον εαυτό του ή να τον νικήσει – πρέπει να μάθει, όπως κάνουν οι περισσότερες ανοσολογικές αντιδράσεις. Αυτό μπορεί να είναι δύσκολο, επειδή οι ιοί επιτίθενται απευθείας στο DNA...αλλά αυτό τους καθιστά επίσης ευάλωτους με ορισμένους τρόπους. Οι αλληλουχίες CRISPR κλέβουν βασικούς κλώνους DNA από τον ιό και τους διατηρούν σε αυτά τα μικρά μηνύματα κώδικα Μορς. Όταν ένας παρόμοιος ιός επιτίθεται ξανά, η CRISPR απαντά, "Ω, το αναγνωρίζουμε αυτό: Εδώ είναι πώς να το νικήσετε!" Και στέλνει το σχετικό μήνυμα του κώδικα Μορς στο πεδίο της μάχης.
Εκεί, μικροί στρατιώτες CRISPR που ονομάζονταν Cas – ένζυμα που παράγονται ειδικά για αυτήν την αποστολή και αριθμούνται ανάλογα σκοπός τους είναι να συνδεθούν με το DNA του ιού και να το κόψουν σε φέτες στο αδύναμο σημείο του, σύμφωνα με τις πληροφορίες που κωδικοποιούνται στο μήνυμα. Αυτό κλείνει τον ιό και δίνει τη δυνατότητα στον οργανισμό να αμυνθεί με επιτυχία.
…Εντάξει. Γιατί έχει και πάλι σημασία αυτό;
Γιατί – και είναι δύσκολο να υποτιμηθεί η σημασία αυτού – ενώ το CRISPR χρησιμοποιεί μόνο τον τηλέγραφό του σύστημα άμυνας κατά των ιών, οι επιστήμονες συνειδητοποίησαν ότι μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αυτόν τον τηλέγραφο ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΩ Οτιδήποτε. Να κλείσει ένα γονίδιο; Σίγουρα (δεν χρειάζεται καν να είναι ιικό γονίδιο). Να ενεργοποιήσω ένα γονίδιο; Κανένα πρόβλημα – απλώς τηλεγραφείτε τη σωστή οδηγία στο ένζυμο Cas στρατιώτες. Το CRISPR-Cas9 ειδικότερα μπορεί να γίνει ένα εξαιρετικό εργαλείο για τον τεμαχισμό, τον ανασυνδυασμό και γενικά την επεξεργασία του DNA, αρκεί να λαμβάνει τα σωστά μηνύματα.
Για χρόνια, οι επιστήμονες εργάζονται για τρόπους ελέγχου του Cas9 και, αργότερα, για την ανάπτυξη μικρών οδηγών RNA για το Cas9 Οι στρατιώτες και ακόμη και οι συμπληρωματικοί στρατιώτες καλούν Cpf1, οι οποίοι είναι καλύτεροι στη διείσδυση και εξαγωγή χωρίς κίνδυνο μετάλλαξη. Σε σύγκριση με αυτό, τα παλιά, δυσκίνητα εργαλεία γονιδιακής χειραγώγησης έμοιαζαν με λέσχες ανθρώπων των σπηλαίων δίπλα σε χειρουργικά λέιζερ. Έγινε τεράστια είδηση στην επιστημονική κοινότητα και στην πραγματικότητα ξεκίνησε πολλές μάχες μεταξύ διαφορετικών ομάδων και ερευνητών σχετικά με το ποιος άξιζε τα εύσημα για τι.
Μέχρι εδώ καλά. Αλλά γιατί είναι αυτό μια μεγάλη υπόθεση στον κόσμο της τεχνολογίας;
Επειδή αυτή τη στιγμή βρισκόμαστε στην αρχή μιας τεράστιας έκρηξης πειραματισμών CRISPR. Οι ιατρικές μας συσκευές και οι επιστημονικές μας γνώσεις έχουν φτάσει σε ένα σημείο όπου μπορούμε να εφαρμόσουμε όλα όσα μάθαμε από το CRISPR και να αρχίσουμε να εκτελούμε γρήγορα, αποτελεσματικά πειράματα για το μάτισμα γονιδίων. Για όσους ενδιαφέρονται για την αιχμή, Κροσσός-άξια κατορθώματα της επιστήμης, αυτό είναι το μέρος που πρέπει να είσαι.
Πραγματικά? Λέτε να κάνουμε επεξεργασία ο καθεναςΤο DNA είναι τώρα;
Καλή ερώτηση. Δεν είμαστε ακόμα εκεί, αλλά έχουν διεξαχθεί πολλά υποσχόμενα πειράματα. Παρήχθη ένα ζευγάρι πιθήκων με συγκεκριμένες γονιδιακές αλλοιώσεις μέσω στοχευμένων μεταλλάξεων χρησιμοποιώντας τεχνικές CRISPR. Ο στόχος εδώ ήταν να εντοπιστούν γενετικά προβλήματα πριν από τη γέννηση και να διαταραχθούν τα ελαττωματικά γονίδια έτσι ώστε δεν μπορούν να κάνουν καμία ζημιά (ήταν επίσης μεγάλη υπόθεση ότι δούλεψε με πιθήκους αντί μόνο με ποντίκια). Άλλα πειράματα έχουν δείξει ότι η διαδικασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε να τροποποιήσει με ασφάλεια το DNA για να αντισταθεί στη μόλυνση από τον ιό HIV.
Ωστόσο, το πιο συναρπαστικό πείραμα βρίσκεται σε εξέλιξη στην Κίνα, όπου οι επιστήμονες προσπαθούν να χρησιμοποιήσουν τεχνικές CRISPR για να αφαιρέστε το κατεστραμμένο DNA από τα κύτταρα ενήλικων ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα. Υπάρχουν πολλά μάτια σε αυτό το έργο για να δουν πόσο επιτυχημένο είναι.
Εντάξει: Πώς μοιάζει το μέλλον του CRISPR;
Έχουμε πολλή δουλειά να κάνουμε. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα πειράματα που αναφέρθηκαν παραπάνω απαιτούσαν μια μακρά περίοδο δαπανηρής έρευνας και πολλές, πολλές αποτυχημένες περιπτώσεις στο παρελθόν επιτεύχθηκε η επιτυχία - και ακόμη και τότε, η εκμάθηση του πώς να επαναλαμβάνει με ακρίβεια αυτά τα πειράματα θα απαιτήσει σοβαρή εργασία και επένδυση.
Αλλά αυτό αφορά περισσότερο τη βελτίωση παρά τις νέες ανακαλύψεις: Με άλλα λόγια, είναι απλώς θέμα χρόνου να μάθουμε να χρησιμοποιούμε το CRISPR αρκετά καλά για να φέρουμε εφαρμογές στον ιατρικό κόσμο. Όταν αυτό αρχίσει να συμβαίνει (και θα μπορούσε να είναι μόνο αρκετά χρόνια μακριά), πολλά από τα θεωρητικά ερωτήματα που έχουμε σχετικά με τη γονιδιακή χειραγώγηση, μωρά σχεδιαστών, οι οπλισμένοι οργανισμοί, η ανθρώπινη αύξηση και τα συστήματα πληρωμής για θεραπεία πρόκειται να γίνουν κάτι πολύ περισσότερο από θεωρητικό.
Συστάσεις των συντακτών
- Η επεξεργασία γονιδίων CRISPR θα μπορούσε να βοηθήσει να σταματήσει ένας κοινός ιός πουλερικών στα ίχνη του
- Το έπος του μωρού CRISPR συνεχίζεται καθώς η Κίνα επιβεβαιώνει τη δεύτερη γονιδιακά επεξεργασμένη εγκυμοσύνη
- Η επεξεργασία γονιδίων CRISPR δημιουργεί ποντίκια ανθεκτικά στην κοκαΐνη, στοχεύει να σπάσει το παζλ εθισμού
