Osvobodili Zvíře. Odhalené Neočekávané Důsledky Genetického Inženýrství - Alternativní Pohled

Osvobodili Zvíře. Odhalené Neočekávané Důsledky Genetického Inženýrství - Alternativní Pohled
Osvobodili Zvíře. Odhalené Neočekávané Důsledky Genetického Inženýrství - Alternativní Pohled

Video: Osvobodili Zvíře. Odhalené Neočekávané Důsledky Genetického Inženýrství - Alternativní Pohled

Video: Osvobodili Zvíře. Odhalené Neočekávané Důsledky Genetického Inženýrství - Alternativní Pohled
Video: Sportka - 21 . 2 . 2018 2024, Březen
Anonim

Technologie úpravy genů pomocí systému CRISPR-Cas9 může vést k mnoha nežádoucím mutacím. K tomuto závěru dospěli vědci z Columbia University Medical Center. "Lenta.ru" hovoří o nové studii, jejíž výsledky byly zveřejněny v časopise Nature Methods.

CRISPR / Cas9 je molekulární mechanismus, který existuje uvnitř bakterií a umožňuje jim bojovat s viry bakteriofágy. CRISPR jsou „kazety“uvnitř DNA mikroorganismu, které jsou tvořeny opakujícími se sekcemi a jedinečnými sekvencemi nazývanými spacery. Posledně jmenované jsou fragmenty virové DNA. CRISPR lze v podstatě považovat za databanku obsahující informace o genech patogenních agens. Protein Cas9 používá tyto informace ke správné identifikaci cizí DNA a učiní ji neškodnou řezáním na konkrétním místě.

Přesnost CRISPR / Cas9 umožňuje, aby byl použit jako nástroj pro úpravu genů, který je mnohem účinnější než dříve existující metody. Vědci vkládají DNA kazetu obsahující proteinový gen Cas9 a oblast kódující speciální molekulu cílené RNA (sgRNA) do buňky, ve které mají být provedeny změny v genomu. Ten se může připojit k určitému umístění v genomu, což ukazuje na Cas9, kde se má řezat. Poté můžete do mezery vložit požadovaný gen nebo skupinu genů a vytvořit tak upravenou buňku.

Výhodou systému CRISPR / Cas9 je to, že dokáže provádět přesné změny, což snižuje počet nežádoucích řezů (efekty mimo cíl) v jiných částech genomu. To také šetří čas a peníze - na rozdíl od jiných běžně používaných metod, které používají nukleázové enzymy. Systém CRISPR je vhodnější pro situace, kdy je třeba opravit několik vadných genů najednou, protože vyžaduje pouze syntézu odpovídající sgRNA. V případě nukleáz je pro každé konkrétní místo DNA nutné sestavit vlastní specifický enzym, který je delší a dražší.

CRISPR / Cas9 Umělecký snímek: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT
CRISPR / Cas9 Umělecký snímek: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

CRISPR / Cas9 Umělecký snímek: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

Tato technologie se rychle stala populární nejen mezi vědci, ale také v populární kultuře. Například se objevuje ve spiknutí některých epizod nové sezóny The X-Files jako zbraň hromadného ničení. Ředitel americké národní zpravodajské služby James Clapper také vyjádřil své znepokojení, který se domnívá, že genetické inženýrství je hrozba. Při nesprávném použití je však jakákoli technologie nebezpečná. Například nepřiměřené a časté používání antibiotik, které zachránily životy stovek tisíc lidí, podporuje vznik antimikrobiálních superbug.

Navzdory fikci nelze CRISPR / Cas9 jako antibiotika použít jako zbraň ničení lidí. Můžete však vytvořit modifikované organismy, jako jsou komáři, které rozšíří vadný gen v jejich populaci, což může vést k výraznému poklesu počtu hmyzu sajícího krev. Biologové žádají, aby byli o takových aplikacích velmi opatrní.

Imunitní buňky útočí na rakovinový růst Fotografie: Steve Gschmeissner / Science Photo Library
Imunitní buňky útočí na rakovinový růst Fotografie: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Imunitní buňky útočí na rakovinový růst Fotografie: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Propagační video:

Mnoho biotechnologií zároveň věří, že tato technologie umožní úspěšně léčit nebezpečné nemoci, včetně nemocí způsobených genetickými příčinami. Například na konci roku 2016 Čína experimentovala s léčbou agresivní rakoviny plic. Imunitní buňky pacienta byly odstraněny a gen, který potlačuje boj proti maligním nádorům, byl vypnut. Postup modifikace genomu byl úspěšný a buňky byly znovu zavedeny do těla pacienta.

CRISPR / Cas9 má své nevýhody. DNA zlomená molekulárními „nůžkami“tak ztrácí část sekvence, což zabraňuje „bodové“editaci, tj. Nahrazení jednoho jediného nukleotidu. Biotechnologové vytvářejí vylepšené verze systému překonáním těchto omezení. Například jihokorejští vědci kombinovali enzym Cas9 s jiným proteinem, cytidin deaminázou. To naučilo CRISPR / Cas9 provádět jednotlivé nukleotidové substituce.

Existuje však další problém. Faktem je, že tato technologie může také zavést nežádoucí mutace a vědci dosud plně nechápou, jak to lze eliminovat. Pokud jde o léčbu lidí, riziko je stále nepřiměřeně vysoké: vedlejší změny v genomu mohou velmi poškodit zdraví.

Určité algoritmy mohou předpovídat, kde v genomu lze provést zbytečné náhrady. Fungují velmi dobře, když CRISPR modifikuje jednotlivé buňky nebo tkáně, ale nepoužívají se, pokud jde o živé organismy.

Struktura CRISPR / Cas9 Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute
Struktura CRISPR / Cas9 Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute

Struktura CRISPR / Cas9 Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute

Například biotechnologové na Columbia University použili technologii k odstranění mutací, které spouštějí retinitis pigmentosa. K tomu byly kožní buňky odebrány pacientovi a přeprogramovány na kmenové buňky. Vada byla poté opravena pomocí kazety CRISPR. Tyto modifikované buňky mohou být převedeny na sítnicové buňky a transplantovány do pacienta za účelem obnovení zraku.

Kromě toho stejní vědci vytvořili geneticky modifikované myši, kterým byl injikován CRISPR ve stadiu zygoty. Vědci pak sekvenovali (určili nukleotidovou sekvenci) celý genom myší. Přestože CRISPR úspěšně korigoval gen, ve kterém defekt způsobil slepotu, zavedl také více než 1 500 jednoduchých nukleotidových mutací a více než 100 delecí (delece krátkých sekcí) a inzercí. Žádná z těchto nežádoucích změn nebyla předpovězena pomocí počítačových algoritmů.

Modifikace genomu je dobrý způsob, jak léčit dědičná onemocnění, která jsou v současné době nevyléčitelná. Podle Stephena Tsanga, on a jeho spoluautoři věří, že je důležité, aby si vědci genetického inženýrství byli vědomi možných nebezpečí nežádoucích mutací, které vznikají při úpravě DNA. Takové mutace zahrnují jak nukleotidové substituce v kódujících regionech genomu, tak v nekódujících regionech, kde jsou umístěny regulační prvky (kontrolují aktivitu genů).

Přes mutace si myši vedly dobře. Biotechnologové zůstávají optimističtí ohledně genové terapie, protože jakýkoli lékařský zásah má vedlejší účinky. Stačí vědět, co to je. V budoucnu to zlepší technologii tak, aby se minimalizovaly vedlejší účinky.

Alexander Enikeev