Mēs zinām, ka tehnoloģija attīstās arvien vairāk ar lēcieniem un robežām. Bioloģijas un ģenētikas pasaulē arī tā ir. Šajā gadījumā daudzi cilvēki nezina kas ir CRISPR ne arī kam tas paredzēts. Tā ir gēnu rediģēšanas tehnika, kas īsumā ir atbildīga par cilvēku gēnu izgriešanu un ielīmēšanu. Tas tika atklāts diezgan sen un nes savus pirmos augļus dažādu slimību un kaišu ārstēšanā un plastikā.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim, kas ir CRISPR, kādas ir tā īpašības un kāpēc šāda veida tehnoloģijas tiek izmantotas ģenētikas un bioloģijas jomā.
Kas ir CRISPR
CRISPR ir akronīms vārdam Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Tas ir mehānisms, ko baktērijas izmanto, lai aizsargātu sevi pret vīrusiem un citiem mobiliem ģenētiskiem elementiem, kas mēģina iebrukt to šūnās.
CRISPR darbības veids ir ļoti interesants. Pirmkārt, baktērijas iekļauj vīrusu DNS fragmentus savā DNS kā sava veida "imunoloģisko atmiņu". Šos fragmentus sauc par starplikām. Pēc tam, kad vīruss mēģina inficēt baktēriju šūnu, baktērija ražo vadošo RNS, kas saistās ar proteīnu kompleksu, ko sauc par Cas, kas sagriež un iznīcina vīrusa DNS. Vadošā RNS tiek veidota no starplikās esošās informācijas, ļaujot baktērijai "atcerēties" vīrusus, ar kuriem tā iepriekš ir saskārusies.
Šī baktēriju imūnās aizsardzības forma ir izmantota, lai izstrādātu ļoti precīzus gēnu rediģēšanas rīkus. Populārākā tehnika ir CRISPR-Cas9, kas izmanto modificētu Cas9 proteīna versiju, lai sagrieztu DNS noteiktā vietā. Pēc tam DNS var veikt izmaiņas, piemēram, pievienot vai dzēst gēnus vai labot mutācijas.
CRISPR tehnoloģijas priekšrocības
CRISPR tehnoloģijas lielā priekšrocība ir tās precizitāte. Vadošā RNS var būt veidota tā, lai tā saistās ar noteiktu DNS secību, kas nozīmē, ka rediģēšana tiek veikta tikai vēlamajā vietā. Turklāt šī tehnika ir daudz ātrāka un lētāka nekā iepriekšējās gēnu rediģēšanas metodes.
Lai gan CRISPR tehnoloģija ir diezgan daudzsološa, tā rada arī ētikas un drošības jautājumus. Gēnu rediģēšanu varētu izmantot ģenētisko slimību ārstēšanai, bet var izmantot arī, lai izveidotu "pielāgotu" mazuļus vai veikt izmaiņas dīgļu līnijā, kas tiek nodotas nākamajām paaudzēm. Turklāt rediģēšanas kļūdām var būt neparedzamas sekas, piemēram, vēzis vai citas slimības. Daudzi cilvēki to apspriež kā vairāk nekā tikai "Dieva spēlēšanu".
gēnu rediģēšana
Dabā organismiem ir ģenētiska informācija, kas kontrolē to augšanu. Gēnu rediģēšana ir paņēmienu grupa, ko var izmantot, lai mainītu organisma DNS dažādiem mērķiem. Ir svarīgi atzīmēt, ka rediģēšana nav tas pats, kas ģenētiskā modifikācija. Pirmkārt, citu sugu DNS netiek izmantota, kā modifikācijā.
Bioģenētika, kas pazīstama arī kā gēnu inženierija, ir disciplīna, kas apvieno bioloģiju un ģenētiku. Tās pielietojums ir biotehnoloģijas jomā. Gēnu rediģēšana ir process, kurā tiek atklāts DNS gabals, uz kuru vēlaties rīkoties, noņemts un aizstāts ar citu jaunu daļu. Var arī gadīties, ka, tiklīdz konfliktējošie fragmenti ir iegūti, šūnu iekārta pārņem vadību un labo secību. Izmantojot šīs metodes, zinātnieki var pievienot, noņemt vai mainīt DNS, ja nepieciešams, lai sasniegtu vēlamos mērķus.
Tādējādi CRISPR ir novatoriska gēnu rediģēšanas tehnoloģija, kas balstās uz Cas proteīnu spēju šķelt DNS atbilstošas atpazīšanas RNS klātbūtnē. Tā kā RNS var sintezēt laboratorijā, rediģēšanas iespējas ir gandrīz neierobežotas.
Galvenie izmantošanas veidi
CRISPR tehnoloģija tiek izmantota, lai ļoti precīzi ieviestu izmaiņas genomā. Tās galvenajā lietojumprogrammā mums ir:
- medicīniskie pielietojumi, kā izmēģinājumus HIV likvidēšanai vai tādu slimību ārstēšanai kā Dišēna muskuļu distrofija, Hantingtona slimība, autisms, progērija, cistiskā fibroze, trīskārši negatīvs vēzis vai Angelmana sindroms. Pētījumi arī cenšas noteikt, vai to varētu izmantot kā diagnostikas testu, lai noteiktu
- Cīnās ar infekcijas slimībām, ko pārnēsā kukaiņipiemēram, malārija, zika, tropu drudzis, čikungunja vai dzeltenais drudzis.
- Augu biotehnoloģija. Izmantojot CRISPR tehnoloģiju, var ražot augu šķirnes, kas ir labāk pielāgotas videi, izturīgas pret sausumu vai kaitēkļiem. Organoleptiskās īpašības, tostarp fizikāli ķīmiskās īpašības, var mainīt, lai tās būtu piemērotākas lietošanai pārtikā.
Dzīvnieku tehnoloģijā to var izmantot sugu uzlabojumu ieviešanai, piemēram, lai izveidotu pret tipiskām slimībām izturīgus ganāmpulkus. Pašlaik nav apstiprinātas CRISPR tehnoloģijas, lai ārstētu slimības, ko izraisa viens gēns un kuras teorētiski varētu izārstēt ar šo gēnu rediģēšanu. Šī iemesla dēļ medicīnas lietojumi ir vairāk teorētiski nekā praktiski, un pašlaik tiem ir eksperimentāls pamats.
CRISPR un bioētika
CRISPR tehnoloģija gēnu rediģēšanai rada vairākas problēmas, kas saistītas ar bioētiku. Lai gan galvenie pielietojumi ir pozitīvi, Dažus šķēršļus var pārvarēt, padarot šo rentablu tehnoloģiju pieejamu ikvienam.
Kas attiecas uz gēnu rediģēšanas lietojumprogrammām primārajā rūpniecībā, lauksaimniecībā un lopkopībā, tās ir pozitīvas, ja tās ir paredzētas cilvēkiem. Protams, ir nepieciešams analizēt katru gadījumu atsevišķi. Piemēram, manipulācijas ar augu sugām, lai padarītu tās izturīgas pret kaitēkļiem, rada milzīgu cilvēku interesi.
No otras puses, ja mēs apsveram iejaukšanos ekosistēmās, mums jābūt piesardzīgākiem, jo jebkuras negaidītas izmaiņas var radīt nopietnas vai nekontrolējamas problēmas.
Runājot par pielietojumu medicīnā, gēnu rediģēšanas tehnoloģiju izmantošanai cilvēkiem ir vajadzīgas ļoti augstas drošības garantijas, un to var izmantot tikai tādām slimībām, kurām pašlaik nav efektīvas ārstēšanas, vai slimībām, kurām pašlaik ir nozīmīgas blakusparādības. Visbeidzot, embriju gēnu rediģēšana nav attaisnojama no zinātniskā vai ētiskā viedokļa.
Es ceru, ka, izmantojot šo informāciju, jūs varat uzzināt vairāk par CRISPR un tā īpašībām.