Nad Vabastasid Metsalise. Geenitehnoloogia Ilmutatud Ootamatud Tagajärjed - Alternatiivne Vaade

Nad Vabastasid Metsalise. Geenitehnoloogia Ilmutatud Ootamatud Tagajärjed - Alternatiivne Vaade
Nad Vabastasid Metsalise. Geenitehnoloogia Ilmutatud Ootamatud Tagajärjed - Alternatiivne Vaade

Video: Nad Vabastasid Metsalise. Geenitehnoloogia Ilmutatud Ootamatud Tagajärjed - Alternatiivne Vaade

Video: Nad Vabastasid Metsalise. Geenitehnoloogia Ilmutatud Ootamatud Tagajärjed - Alternatiivne Vaade
Video: MEES MÕTLEMA, autor James Allen (TÄIELIK inglise audioraamat) 2024, Märts
Anonim

CRISPR-Cas9 süsteemi kasutav geenide redigeerimise tehnoloogia võib põhjustada paljusid soovimatuid mutatsioone. Sellele järeldusele jõudsid Columbia ülikooli meditsiinikeskuse teadlased. "Lenta.ru" räägib uuest uuringust, mille tulemused avaldati ajakirjas Nature Methods.

CRISPR / Cas9 on molekulaarne mehhanism, mis eksisteerib bakterites ja võimaldab neil võidelda viirustega bakteriofaagidega. CRISPR-id on mikroorganismi DNA-s olevad "kassetid", mis koosnevad korduvatest lõikudest ja ainulaadsetest järjestustest, mida nimetatakse vahetükkideks. Viimased on viiruse DNA fragmendid. Põhimõtteliselt võib CRISPRi pidada andmepangaks, mis sisaldab teavet patogeensete ainete geenide kohta. Cas9 valk kasutab seda teavet võõr-DNA korrektseks tuvastamiseks ja kindlas kohas tükeldamise teel kahjutuks muutmiseks.

CRISPR / Cas9 täpsus võimaldab seda kasutada geeni redigeerimise tööriistana, mis on varasemast olemasolevatest meetoditest palju tõhusam. Teadlased sisestavad rakusse DNA-kasseti, mis sisaldab Cas9 valgugeeni ja piirkonda, mis kodeerib spetsiaalset sihtmärk-RNA molekuli (sgRNA), mille genoomis tuleb muudatusi teha. Viimane võib kinnituda genoomi kindlasse kohta, osutades Cas9-le, kuhu lõigata. Seejärel saate lüli sisestada soovitud geeni või geenide rühma, luues modifitseeritud raku.

CRISPR / Cas9 eeliseks on see, et see võib teha täpseid muudatusi, vähendades soovimatute jaotuste (sihtmärgiväliste efektide) arvu genoomi teistes osades. Lisaks säästab see aega ja raha - erinevalt teistest laialt levinud meetoditest, mis kasutavad nukleaasensüüme. CRISPR-süsteem sobib paremini olukordadeks, kus on vaja fikseerida mitu defektset geeni korraga, kuna see nõuab ainult vastava sgRNA sünteesi. Nukleaaside puhul tuleb iga konkreetse DNA saidi jaoks kokku panna oma spetsiifiline ensüüm, mis on pikem ja kallim.

CRISPR / Cas9 kunstilise pildi krediit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT
CRISPR / Cas9 kunstilise pildi krediit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

CRISPR / Cas9 kunstilise pildi krediit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

See tehnoloogia sai kiiresti populaarseks mitte ainult teadlaste seas, vaid ka populaarkultuuris. Näiteks on see X-Files'i uue hooaja mõne episoodi süžee massihävitusrelvana. Oma muret avaldas ka USA riikliku luure direktor James Clapper, kes usub, et geenitehnoloogia on oht. Mis tahes tehnoloogia on vale kasutamise korral ohtlik. Näiteks toidab antibiootikumide saamatu ja sagedane kasutamine, mis on päästnud sadade tuhandete inimeste elu, antimikroobsete ravimite suhtes resistentsete superlugude tekkimist.

Ilukirjandusest hoolimata ei saa CRISPR / Cas9 iseenesest nagu antibiootikume kasutada inimeste hävitusrelvana. Kuid võite luua modifitseeritud organisme, näiteks sääski, mis levitavad puuduliku geeni nende populatsioonis, mis võib põhjustada vere imemiseks mõeldud putukate arvu tugevat vähenemist. Bioloogid soovitavad olla selliste rakenduste suhtes eriti ettevaatlikud.

Immuunrakud ründavad vähkkasvajaid Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library
Immuunrakud ründavad vähkkasvajaid Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Immuunrakud ründavad vähkkasvajaid Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Reklaamvideo:

Samal ajal usuvad paljud biotehnoloogiad, et see tehnoloogia võimaldab ohtlike haiguste, sealhulgas geneetilistest põhjustest põhjustatud haiguste edukat ravi. Näiteks oli Hiina juba 2016. aasta lõpus katsetanud agressiivse kopsuvähi ravi. Patsiendi immuunrakud eemaldati ja pahaloomuliste kasvajate vastast võitlust pärssiv geen lülitati välja. Genoomi modifitseerimise protseduur oli edukas ja rakud viidi uuesti patsiendi kehasse.

CRISPR / Cas9-l on oma puudused. Seega kaotab molekulaarsete "kääride" poolt purustatud DNA osa järjestusest, mis takistab "punkti" redigeerimist, see tähendab ühe nukleotiidi asendamist. Neist piirangutest üle saades loovad biotehnoloogid süsteemi täiustatud versioone. Näiteks on Lõuna-Korea teadlased ühendanud ensüümi Cas9 teise valgu, tsütidiindeaminaasiga. See õpetas CRISPR / Cas9 tegema ühe nukleotiidi asendusi.

Siiski on veel üks probleem. Fakt on see, et see tehnoloogia võib sisse viia ka soovimatuid mutatsioone ja teadlased ei saa veel täielikult aru, kuidas seda saab kõrvaldada. Inimeste ravimisel on risk endiselt ebamõistlikult suur: genoomi külgmuutused võivad tervist oluliselt kahjustada.

Teatud algoritmid võimaldavad ennustada, kus genoomis saab tarbetuid asendeid teha. Need toimivad väga hästi, kui CRISPR modifitseerib üksikuid rakke või kudesid, kuid elusorganismide puhul neid ei kasutata.

CRISPR / Cas9 struktuur Foto: Ian Slaymaker / Lai Instituut
CRISPR / Cas9 struktuur Foto: Ian Slaymaker / Lai Instituut

CRISPR / Cas9 struktuur Foto: Ian Slaymaker / Lai Instituut

Näiteks on Columbia ülikooli biotehnoloogid kasutanud pigmentatsiooni retiniiti vallandavate mutatsioonide eemaldamiseks tehnoloogiat. Selleks võeti patsiendilt naharakud ja programmeeriti need ümber tüvirakkudeks. Seejärel parandati defekt CRISPR-kasseti abil. Selliseid modifitseeritud rakke saab muuta võrkkestarakkudeks ja siirdada patsiendile nägemise taastamiseks.

Lisaks lõid samad teadlased geneetiliselt muundatud hiired, kellele süstiti statistiliselt CRISPR-i. Seejärel sekveneerisid teadlased (määrasid nukleotiidijärjestuse) hiirte kogu genoomi. Ehkki CRISPR parandas edukalt geeni, milles defekt põhjustas pimeduse, tõi see sisse ka üle 1500 üksiku nukleotiidi mutatsiooni ning üle 100 deletsiooni (lühikeste lõikude deletsioonid) ja insertsioonid. Ühtegi neist soovimatutest muudatustest ei osanud arvutialgoritmid ennustada.

Geenivaramu modifitseerimine on hea viis pärilike haiguste raviks, mis on praegu ravimatud. Stephen Tsangi sõnul on tema ja ta kaasautorite arvates oluline, et geenitehnoloogia teadlased oleksid teadlikud DNA redigeerimisel tekkivatest soovimatutest mutatsioonidest. Sellised mutatsioonid hõlmavad nii nukleotiidide asendusi genoomi kodeerivates piirkondades kui ka mittekodeerivates piirkondades, kus asuvad regulatoorsed elemendid (nad kontrollivad geenide aktiivsust).

Vaatamata mutatsioonidele said hiired hästi hakkama. Biotehnoloogid on geeniteraapias optimistlikud, kuna igal meditsiinilisel sekkumisel on kõrvaltoimed. Peate lihtsalt teadma, mis need on. Tulevikus täiustab see tehnoloogiat, et minimeerida sihtväliseid mõjusid.

Aleksander Enikejev

Soovitatav: