Par kaut ko, ko sauc par "Molekulāro biologu sadzīves nosaukums”, daudzi no jums, iespējams, nekad nav dzirdējuši par CRISPR, un nezina, kāpēc jums vajadzētu būt sajūsminātam (vai, iespējams, nobiedētam). Tas viss ir saistīts ar progresīvu gēnu terapiju un savienošanu, un tas zinātniskās fantastikas idejas ievieš realitātē. Šeit ir īss FAQ par CRISPR zinātni un to, kāpēc pasaule pievērš tik lielu uzmanību.
Labi, kas ir CRISPR un ko tas nozīmē?
CRISPR attiecas uz neparastām DNS sekvencēm, kas palīdz aizsargāt organismus, identificējot draudus, īpaši vīrusus, un uzbrūkot tiem. Nosaukums nozīmē Sagrupēti Regulāri Interspaced Short Palindromisks Atkārtojas. Jā, tas izklausās nedaudz smieklīgi, bet patiesībā tas ir ļoti precīzs apraksts, aplūkojot pašas DNS sekvences. Tie ir sagrupēti, tie ir izvietoti ar skaidriem intervāliem, un, piešķirot burtu vērtības, tie izskatās kā īsi palindromi, kas atkārtojas atkal un atkal ar nelielām izmaiņām.
Ieteiktie videoklipi
CRISPR pirmo reizi tika pamanīti pagājušā gadsimta astoņdesmitajos gados, kad zinātnieki pētīja arheju un baktēriju genomus. Pat šādos salīdzinoši vienkāršos genomos biologi (īpaši Francisco Mojica) sāka pamanīt šīs dīvainās sekvences, kas, šķiet, atkārtojas ļoti specifiskā veidā ar atstarpēm starp tām. Molekulārie biologi bija pārliecināti, ka tiem ir unikāls mērķis, un dominējošā teorija drīz kļuva par vīrusu aizsardzību, kas beidzot tika pierādīta 2007. gadā Filipa Horvata vadībā. Tomēr tikai 2010. gadu sākumā pētnieki sāka kļūt īpaši kaislīgi par CRISPR potenciālu.
Saistīts
- CRISPR-Cas9 gēnu rediģēšana kādu dienu varētu “izslēgt” HIV vīrusu organismā
- Tiek ziņots, ka ķīniešu ārsti ir dzemdējuši pasaulē pirmos ar gēnu rediģēto bērnu
Tātad tā ir tikai DNS ķēde?
Jā un nē. CRISPR ir kļuvis par gēnu savienošanas, rediģēšanas un vispārīgu eksperimentu veicinātāju. Lai saprastu, kā to izdarīt, vispirms ir svarīgi saprast CRISPR lomu genomos un to darbību, lai aizsargātu organismus (parasti, kā mēs minējām, baktērijas). Godīgs salīdzinājums būtu telegrāfi, kas sūta Morzes ābeci. Katra secība ir ziņojums par citu uzbrukumu, un katra atstarpe ir STOP, kas beidz šo ziņojumu. Ja metaforas jums nepatīk, Hārvarda iedziļinās daudz dziļāk.
Kad organisms sastopas ar jaunu un bīstamu vīrusu, tas nezina, kā sevi pasargāt vai atvairīt vīrusu – tam ir jāmācās, tāpat kā vairumam imūnreakciju. Tas var būt sarežģīti, jo vīrusi tieši uzbrūk DNS, taču tas arī padara tos zināmā mērā neaizsargātus. CRISPR sekvences nozog galvenās DNS virknes no vīrusa un saglabā tās mazajos Morzes koda ziņojumos. Kad līdzīgs vīruss uzbrūk vēlreiz, CRISPR atbild: "Ak, mēs to atzīstam: lūk, kā to uzvarēt!" Un tas nosūta attiecīgo Morzes ābeces ziņojumu uz kaujas lauku.
Tur mazie CRISPR karavīri sauca Cas – fermentus, kas ražoti speciāli šai misijai un numurēti atbilstoši to mērķis - saistīties ar vīrusa DNS un sagriezt to tās vājajā vietā, saskaņā ar kodēto informāciju. ziņa. Tas izslēdz vīrusu un ļauj organismam veiksmīgi aizsargāties.
…Labi. Kāpēc tas atkal ir svarīgi?
Jo – un ir grūti nenovērtēt tā nozīmi –, kamēr CRISPR izmanto tikai savu telegrāfu sistēma aizsardzībai pret vīrusiem, zinātnieki saprata, ka viņi varētu izmantot šo telegrāfu sazināties jebko. Slēgt gēnu? Protams (tam pat nav jābūt vīrusa gēnam). Vai ieslēgt gēnu? Nekādu problēmu — vienkārši nosūtiet īsto norādījumu enzīma Cas karavīriem. Jo īpaši CRISPR-Cas9 var kļūt par lielisku rīku DNS sagriešanai, rekombinēšanai un vispārējai rediģēšanai, ja vien tas saņem pareizos ziņojumus.
Gadiem ilgi zinātnieki ir strādājuši pie veidiem, kā kontrolēt Cas9 un vēlāk izstrādāt mazas RNS rokasgrāmatas Cas9. karavīri un pat papildu karavīri sauc par Cpf1, kas ir labāki infiltrācijā un ieguvē bez riska mutācija. Salīdzinot ar to, vecie, smagnējie gēnu manipulācijas rīki izskatījās kā alu cilvēku klubi blakus ķirurģiskajiem lāzeriem. Tas kļuva par milzīgām ziņām zinātnieku aprindās un faktiski aizsāka vairākas cīņas starp dažādām grupām un pētniekiem par to, kurš par ko ir pelnījis atzinību.
Tik tālu, labi. Bet kāpēc tas ir liels darījums tehnoloģiju pasaulē?
Tā kā mēs šobrīd esam milzīga CRISPR eksperimentu uzliesmojuma sākumā. Mūsu medicīniskās ierīces un zinātniskās zināšanas ir sasniegušas punktu, kurā mēs varam likt lietā visu, ko esam iemācījušies no CRISPR, un sākt veikt ātrus, efektīvus gēnu savienošanas eksperimentus. Tiem, kas interesējas par vismodernākajām iespējām, Bārkstis- cienīgi zinātnes darbi, šī ir vieta, kur būt.
Tiešām? Vai jūs sakāt, ka mēs varam rediģēt jebkurštagad ir DNS?
Labs jautājums. Mēs vēl neesam tur, bet ir veikti vairāki daudzsološi eksperimenti. Tika izveidots pērtiķu pāris ar specifiskām gēnu izmaiņām mērķtiecīgu mutāciju dēļ izmantojot CRISPR metodes. Mērķis šeit bija identificēt ģenētiskās problēmas pirms dzimšanas un izjaukt bojātos gēnus tā, lai viņi nevar nodarīt nekādus bojājumus (tas bija arī tas, ka tas strādāja ar pērtiķiem, nevis tikai ar pelēm). Citi eksperimenti ir parādījuši, ka šo procesu var izmantot arī droši mainīt DNS, lai pretotos HIV infekcijai.
Tomēr aizraujošākais eksperiments notiek Ķīnā, kur zinātnieki mēģina izmantot CRISPR metodes noņemt bojāto DNS no šūnām dzīviem, pieaugušiem plaušu vēža slimniekiem. Šim projektam ir daudz acu, lai redzētu, cik tas ir veiksmīgs.
Labi: kāda izskatās CRISPR nākotne?
Mums ir daudz darāmā. Ir vērts atzīmēt, ka iepriekš minētie eksperimenti prasīja ilgu dārgu pētījumu periodu un daudzus, daudzus neveiksmīgus gadījumus tika sasniegti panākumi – un pat tad, lai iemācītos precīzi atkārtot šos eksperimentus, būs vajadzīgs nopietns darbs un ieguldījumi.
Taču tas ir vairāk par pilnveidošanu, nevis jauniem atklājumiem: citiem vārdiem sakot, tas ir tikai laika jautājums, līdz mēs iemācīsimies pietiekami labi izmantot CRISPR, lai ieviestu lietojumprogrammas medicīnas pasaulē. Kad tas sāk notikt (un tas varētu būt tikai pēc vairākiem gadiem), daudzi no teorētiskajiem jautājumiem, kas mums ir par gēnu manipulācijām, dizaineru mazuļi, ar ieročiem aprīkoti organismi, cilvēku augmentācija un sistēmas, kas maksā par ārstēšanu, kļūs par daudz vairāk nekā teorētisku.
Redaktoru ieteikumi
- CRISPR gēnu rediģēšana varētu palīdzēt apturēt izplatīto mājputnu vīrusu
- CRISPR bērnu sāga turpinās, Ķīnai apstiprinot otro gēnu rediģēto grūtniecību
- CRISPR gēnu rediģēšana rada kokaīna izturīgas peles, kuras mērķis ir uzlauzt atkarības mīklu
