Wiemy, że technologia rozwija się coraz bardziej skokowo. W świecie biologii i genetyki też tak jest. W tym przypadku wiele osób nie wie co to jest CRISPR ani po co to jest. Jest to technika edycji genów, która w skrócie odpowiada za wycinanie i wklejanie ludzkich genów. Została odkryta już jakiś czas temu i przynosi pierwsze owoce w leczeniu i plastyce różnych chorób i dolegliwości.
W tym artykule opowiemy, czym jest CRISPR, jakie są jego cechy i dlaczego ten rodzaj technologii jest wykorzystywany w dziedzinie genetyki i biologii.
Co to jest CRISPR
CRISPR to skrót od Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Jest to mechanizm, którego bakterie używają do obrony przed wirusami i innymi ruchomymi elementami genetycznymi, które próbują zaatakować ich komórki.
Sposób działania CRISPR jest bardzo interesujący. Przede wszystkim, bakterie włączają fragmenty DNA wirusów do swojego własnego DNA, jako rodzaj „pamięci immunologicznej”. Te fragmenty nazywane są odstępnikami. Następnie, gdy wirus próbuje zainfekować komórkę bakteryjną, bakteria wytwarza przewodnie RNA, które wiąże się z kompleksem białkowym zwanym Cas, który przecina i niszczy DNA wirusa. Przewodnik RNA jest tworzony z informacji zawartych w przekładkach, umożliwiając bakteriom „zapamiętanie” wirusów, z którymi wcześniej się spotkała.
Ta forma obrony immunologicznej bakterii została wykorzystana do opracowania wysoce precyzyjnych narzędzi do edycji genów. Najpopularniejszą techniką jest CRISPR-Cas9, który wykorzystuje zmodyfikowaną wersję białka Cas9 do cięcia DNA w określonym miejscu. Następnie można wprowadzić zmiany w DNA, takie jak dodanie lub usunięcie genów lub skorygowanie mutacji.
Zalety technologii CRISPR
Ogromną zaletą technologii CRISPR jest jej precyzja. Przewodnik RNA można zaprojektować tak, aby wiązał się z określoną sekwencją DNA, co oznacza, że edycja odbywa się tylko w żądanym miejscu. Co więcej, technika ta jest znacznie szybsza i tańsza niż poprzednie techniki edycji genów.
Chociaż technologia CRISPR jest dość obiecująca, rodzi również pytania dotyczące etyki i bezpieczeństwa. Edycję genów można wykorzystać do leczenia chorób genetycznych, ale może być również używany do tworzenia „niestandardowych” dzieci lub dokonać zmian w linii zarodkowej, które są przekazywane przyszłym pokoleniom. Ponadto błędy w edycji mogą mieć nieprzewidywalne konsekwencje, takie jak rak lub inne choroby. Wiele osób uważa to za coś więcej niż tylko „zabawę w Boga”.
edytowanie genów
W naturze organizmy posiadają informację genetyczną, która kontroluje ich wzrost. Edycja genów to grupa technik, które można wykorzystać do zmiany DNA organizmu w różnych celach. Należy zauważyć, że edycja to nie to samo, co modyfikacja genetyczna. Przede wszystkim nie wykorzystuje się DNA innych gatunków, jak w przypadku modyfikacji.
Biogenetyka, znana również jako inżynieria genetyczna, jest dyscypliną łączącą biologię i genetykę. Jego zastosowanie znajduje się w dziedzinie biotechnologii. Edycja genów to proces, w którym wykrywany jest fragment DNA, na którym chcesz działać, usunięty i zastąpiony inną nową częścią. Może się również zdarzyć, że po wydobyciu sprzecznych fragmentów maszyneria komórkowa przejmuje kontrolę i naprawia samą sekwencję. Korzystając z tych technik, naukowcy mogą dodawać, usuwać lub zmieniać DNA w razie potrzeby, aby osiągnąć pożądane cele.
Zatem CRISPR jest innowacyjną technologią edycji genów, która opiera się na zdolności białek Cas do rozszczepiania DNA w obecności odpowiedniego rozpoznawczego RNA. Ponieważ RNA można zsyntetyzować w laboratorium, możliwości edycji są prawie nieograniczone.
Główne zastosowania
Technologia CRISPR służy do wprowadzania zmian w genomie z niezwykłą precyzją. W jego głównym zastosowaniu mamy:
- zastosowania medyczne, jako próby wyeliminowania wirusa HIV lub leczenia chorób takich jak dystrofia mięśniowa Duchenne'a, choroba Huntingtona, autyzm, progeria, mukowiscydoza, potrójnie ujemny rak czy zespół Angelmana. Badania próbują również ustalić, czy można go wykorzystać jako test diagnostyczny do wykrywania
- Zwalcza choroby zakaźne przenoszone przez owadyjak malaria, zika, denga, chikungunya czy żółta febra.
- Biotechnologia roślinna. Technologia CRISPR może być wykorzystana do produkcji odmian roślin lepiej przystosowanych do środowiska, odpornych na suszę czy szkodniki. Właściwości organoleptyczne, w tym właściwości fizykochemiczne, można modyfikować, aby bardziej nadawały się do spożycia przez ludzi.
W technologii zootechnicznej można ją wykorzystać do wprowadzania ulepszeń gatunkowych, np. do tworzenia stad odpornych na typowe choroby. Obecnie nie ma zatwierdzonych technologii CRISPR do leczenia chorób spowodowanych pojedynczym genem, które teoretycznie można by wyleczyć poprzez tę edycję genów. Z tego powodu zastosowania medyczne są bardziej domeną teoretyczną niż praktyczną i obecnie mają podstawę eksperymentalną.
CRISPR i bioetyka
Technologia CRISPR do edycji genów stwarza kilka wyzwań związanych z bioetyką. Chociaż główne zastosowania są pozytywne, Udostępniając tę ekonomiczną technologię wszystkim, można pokonać pewne przeszkody.
Jeśli chodzi o aplikacje do edycji genów w przemyśle pierwotnym, rolnictwie i hodowli, są one pozytywne, o ile mają być korzystne dla ludzi. Oczywiście każdy przypadek należy przeanalizować z osobna. Na przykład manipulowanie gatunkami roślin w celu uczynienia ich odpornymi na szkodniki jest przedmiotem ogromnego zainteresowania ludzi.
Z drugiej strony, jeśli rozważamy interwencje w ekosystemy, musimy być bardziej ostrożni, ponieważ każda nieoczekiwana zmiana może prowadzić do poważnych lub niekontrolowanych problemów.
Jeśli chodzi o zastosowania medyczne, zastosowanie technologii edycji genów u ludzi wymaga bardzo wysokich gwarancji bezpieczeństwa, i może być stosowany wyłącznie w przypadku chorób, na które obecnie nie ma skutecznego leczenia, lub chorób, które mają obecnie znaczące skutki uboczne. Wreszcie edycja genów zarodków nie jest uzasadniona z naukowego lub etycznego punktu widzenia.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o tym, czym jest CRISPR i jakie są jego cechy.