Dėl to, kas buvo vadinamabuitinis molekulinių biologų pavadinimas“, daugelis iš jūsų tikriausiai niekada negirdėjote apie CRISPR ir nežinote, kodėl turėtumėte jaudintis (arba, galbūt, išsigandusi). Tai viskas apie pažangią genų terapiją ir sujungimą, o mokslinės fantastikos idėjas perkelia į realybę. Štai trumpi DUK apie CRISPR mokslą ir kodėl pasaulis skiria tokį didelį dėmesį.
Gerai, kas yra CRISPR ir ką jis reiškia?
CRISPR reiškia neįprastas DNR sekas, kurios padeda apsaugoti organizmus nustatant grėsmes, ypač virusus, ir jas atakuojant. Pavadinimas reiškia Clustered Reguliariai Interspaced Short Palindrominis Pasikartoja. Taip, tai skamba šiek tiek juokingai, bet iš tikrųjų tai labai tikslus apibūdinimas žiūrint į pačias DNR sekas. Jie suskirstyti į grupes, išdėstyti aiškiais intervalais, o priskiriamos raidžių reikšmės atrodo kaip trumpi palindromai, kartojantys vėl ir vėl su nedideliais skirtumais.
Rekomenduojami vaizdo įrašai
CRISPR pirmą kartą buvo pastebėti dar devintajame dešimtmetyje, kai mokslininkai tyrinėjo archejų ir bakterijų genomus. Netgi tokiuose gana paprastuose genomuose biologai (ypač Francisco Mojica) pradėjo pastebėti šias keistas sekas, kurios, regis, kartojosi labai specifiniu būdu su tarpais tarp jų. Molekuliniai biologai buvo tikri, kad jie turi unikalų tikslą, o vyraujanti teorija netrukus tapo apsauga nuo virusų, o tai galiausiai buvo įrodyta 2007 m., vadovaujant Philippe'ui Horvathui. Tačiau tik 2010-ųjų pradžioje mokslininkai pradėjo ypač domėtis CRISPR potencialu.
Susijęs
- CRISPR-Cas9 geno redagavimas vieną dieną gali „išjungti“ ŽIV virusą organizme
- Pranešama, kad Kinijos gydytojai pagimdė pirmuosius pasaulyje kūdikius, kuriems buvo modifikuoti genai
Vadinasi, tai tik DNR grandinė?
Taip ir ne. CRISPR tapo genų sujungimo, redagavimo ir bendrųjų eksperimentų priemone. Norint suprasti, kaip tai padaryti, pirmiausia svarbu suprasti CRISPR vaidmenį genomuose ir kaip jie veikia saugant organizmus (paprastai, kaip minėjome, bakterijas). Teisingas palyginimas būtų telegrafai, siunčiantys Morzės kodą. Kiekviena seka yra pranešimas apie skirtingą ataką, o kiekvienas tarpas yra STOP, kuris baigia tą pranešimą. Jei metaforos jums netinka, Harvardas gilinasi į daug daugiau.
Kai organizmas susiduria su nauju ir pavojingu virusu, jis nežino, kaip apsisaugoti ar nugalėti virusą – jis turi mokytis, kaip ir dauguma imuninių atsakų. Tai gali būti sudėtinga, nes virusai tiesiogiai atakuoja DNR, tačiau dėl to jie tam tikrais būdais tampa pažeidžiami. CRISPR sekos pavagia pagrindines DNR grandines iš viruso ir išsaugo jas mažuose Morzės kodo pranešimuose. Kai panašus virusas vėl užpuola, CRISPR atsako: „O, mes tai pripažįstame: štai kaip jį nugalėti! Ir jis siunčia atitinkamą Morzės kodo pranešimą į mūšio lauką.
Ten mažieji CRISPR kareiviai vadinosi Cas – specialiai šiai misijai pagaminti ir pagal tai sunumeruoti fermentai jų paskirtis – prisijungti prie viruso DNR ir perpjauti ją jos silpnoje vietoje, pagal užkoduotą informaciją žinutę. Tai išjungia virusą ir leidžia organizmui sėkmingai apsiginti.
…Gerai. Kodėl tai vėl svarbu?
Nes – ir sunku nuvertinti to svarbą – nors CRISPR naudoja tik savo telegrafą sistema, apsauganti nuo virusų, mokslininkai suprato, kad galėtų panaudoti tą telegrafą bendrauti bet ką. Išjungti geną? Žinoma (tai net nebūtinai turi būti viruso genas). Įjungti geną? Jokių problemų – tiesiog nusiųskite tinkamą nurodymą fermento Cas kareiviams. Visų pirma CRISPR-Cas9 gali tapti puikia priemone pjaustyti, perjungti ir apskritai redaguoti DNR, jei tik gauna reikiamus pranešimus.
Daugelį metų mokslininkai ieško būdų, kaip valdyti Cas9, o vėliau sukurti mažus Cas9 RNR vadovus. kariai ir net papildomi kariai vadina Cpf1, kurie geriau įsiskverbia ir ištraukia nerizikuodami mutacija. Palyginti su tuo, seni, neparankūs genų manipuliavimo įrankiai atrodė kaip urvinių žmonių klubai šalia chirurginių lazerių. Tai tapo didžiulėmis naujienomis mokslo bendruomenėje ir iš tikrųjų pradėjo keletą mūšių tarp skirtingų grupių ir tyrinėtojų, kas už ką nusipelnė.
Kol kas viskas gerai. Bet kodėl tai yra didelis dalykas technologijų pasaulyje?
Kadangi šiuo metu esame didžiulio CRISPR eksperimento antplūdžio pradžioje. Mūsų medicinos prietaisai ir mokslinės žinios pasiekė tašką, kai galime praktiškai pritaikyti viską, ko išmokome iš CRISPR, ir pradėti vykdyti greitus, veiksmingus genų sujungimo eksperimentus. Tiems, kurie domisi pažangiausiomis technologijomis, Kraštas-verti mokslo žygdarbiai, tai vieta, kur reikia būti.
Tikrai? Sakote, kad galime redaguoti bet kasdabar yra DNR?
Geras klausimas. Mes dar nesame ten, bet buvo atlikti keli daug žadantys eksperimentai. Buvo pagaminta beždžionių pora su specifiniais genų pokyčiais dėl tikslinių mutacijų naudojant CRISPR metodus. Tikslas buvo nustatyti genetines problemas iki gimimo ir sutrikdyti genus jie negali padaryti jokios žalos (tai taip pat buvo didelis dalykas, kad jis dirbo su beždžionėmis, o ne tik su pelėms). Kiti eksperimentai parodė, kad šis procesas taip pat gali būti naudojamas saugiai pakeisti DNR, kad atsispirtų ŽIV infekcijai.
Tačiau įdomiausias eksperimentas vyksta Kinijoje, kur mokslininkai bando naudoti CRISPR metodus pašalinti pažeistą DNR iš ląstelių gyvų, suaugusių plaučių vėžiu sergančių pacientų. Į šį projektą žiūrima daug, kad pamatytumėte, koks jis sėkmingas.
Gerai: kaip atrodo CRISPR ateitis?
Turime daug darbo. Verta paminėti, kad anksčiau minėti eksperimentai reikalavo ilgo brangių tyrimų laikotarpio ir daug daug nesėkmingų atvejų buvo pasiekta sėkmė – ir net tada norint išmokti tiksliai pakartoti tuos eksperimentus reikės rimto darbo ir investicijų.
Tačiau tai daugiau apie tobulinimą, o ne apie naujus atradimus: Kitaip tariant, tik laiko klausimas, kada išmoksime pakankamai gerai naudoti CRISPR, kad pritaikytume medicinos pasaulį. Kai tai prasidės (ir tai gali būti tik po kelerių metų), daugelis teorinių klausimų, susijusių su manipuliavimu genais, dizainerių kūdikiai, ginkluoti organizmai, žmogaus augmentacija ir apmokėjimo už gydymą sistemos taps daug daugiau nei teorinės.
Redaktorių rekomendacijos
- CRISPR genų redagavimas gali padėti sustabdyti įprastą naminių paukščių virusą
- CRISPR kūdikio saga tęsiasi Kinijai patvirtinus antrąjį genų modifikuotą nėštumą
- CRISPR genų redagavimas sukuria kokainui atsparias peles, siekia išspręsti priklausomybės galvosūkį
