Maaaring parang tunog ng isang cereal na tatak ngunit ang CRISPR ay nakatayo na isa sa pinakamahalagang mga rebolusyon sa genetika sa panahon ng aming buhay. Sa mga nakaraang buwan, may mga umusbong na kwento tungkol sa mga mananaliksik na gumagamit ng mga protina ng CRISPR-Cas upang mabisang mai-edit ang mga pagkakasunud-sunod ng genetiko ng DNA, pumatay ng HIV, kumain ng Zika tulad ng Pac-man at mag-imbak ng isang GIF sa DNA ng bakterya .
Gayunpaman, sa kabila ng potensyal ng CRISPR, ito ay isang hindi kapani-paniwalang kontrobersyal na pamamaraan. Nangangailangan ito ng mga hibla ng DNA upang i-cut at ganap na mabago upang mabago ang make up ng genetiko ng isang tao, at dalawang bagong pag-aaral ang nag-ugnay ng naturang teknolohiya sa pag-edit ng gene sa pagtaas ng cancer.
Ang mga papel, isa-isa Novartis at ang iba pa ay ang Karolinska Institute , inilathala saGamot sa Kalikasan, tapusin na ang mga diskarte sa gen therapy ay maaaring magpahina ng kakayahan ng isang tao na labanan ang mga bukol, at maaaring magresulta sa cancer, mapataas ang mga alalahanin para sa kaligtasan ng mga CR therapist na nakabatay sa CRISPR.
Mag-back up tayo ng kaunti kahit na.
Tingnan ang kaugnay Ano ang mga stem cell at paano nila mababago ang gamot? Paglipat ng ulo ng tao: Kontrobersyal na pamamaraan na matagumpay na natupad sa bangkay; live na pamamaraan malapit na
Ang dalawang papel ay nakatuon sa gene p53. Natuklasan ng nakaraang pananaliksik na ang ilang mga tumor ng tao ay hindi maaaring bumuo kung ang p53 gene ay gumagana tulad ng nararapat. Bilang isang resulta, ang p53 ay gumaganap bilang isang likas na mekanismo ng pagtatanggol upang maprotektahan ang genome mula sa uri ng mga pagbabagong ginawa ng CRISPR-Cas9. Kapag ginamit ang CRISPR-Cas9 upang i-edit ang genetikong pampaganda ng isang tao, ang p53 gene ay tumatalon sa pagtatanggol nito at mabisang pinatay ang mga na-edit na cell sa pamamagitan ng pagwasak sa kanila ng sarili. Sa katunayan, ang gen na ito ang naantala ang pag-usad at pagiging epektibo ng diskarteng CRISPR sa isang bilang ng mga pagsubok.
Gayunpaman, sa mga kaso kung saan matagumpay na na-edit ng CRISPR-Cas9 ang genome ng isang tao, iminumungkahi nito na ang p53 na gen ng partikular na cell ay may sira o hindi nagagamit. Ito naman ay maaaring maiugnay sa katawan na hindi gaanong makakalaban sa cancer. Sa partikular, ang isang may sira na p53 ay maaaring maging sanhiang mga cell ay lumalaki nang hindi mapigilan at maging cancerous, at na-link sa mga pagkakataon ngkanser sa ovarian, colon at tumbong.
Sa pamamagitan ng pagpili ng mga cell na matagumpay na naayos ang nasirang gene na inilaan nating ayusin, maaaring hindi sinasadya din kaming pumili ng mga cell nang walang paggana na p53, pag-aaral ng may-akda na si Emma Haapaniemi mula sa Karolinska Institute ipinaliwanag . Kung inilipat sa isang pasyente, tulad ng sa gen therapy para sa mga minana na sakit, ang mga naturang selula ay maaaring magbigay ng kanser, na nagtataas ng mga alalahanin para sa kaligtasan ng mga CRYPR na nakabatay sa CR therapies.
Gayunpaman, dapat pansinin na ang pagkakaroon ng isang link sa kanser ay hindi pareho sa pagdudulot ng cancer at ang mga resulta sa dalawang pag-aaral na ito ay ang kilala bilang paunang, nangangahulugang kailangan ng karagdagang trabaho upang mapalakas o matanggal ang mga natuklasan. Ang mga mananaliksik ay kahit na mabilis na ilayo ang kanilang sarili mula sa pagsasabing ang CRISPR ay mapanganib. Sa halip, nagtataas sila ng mga wastong isyu at pinapayuhan ang mga kumpanya at siyentipiko na sumisugod nang maaga sa mga klinikal na pagsubok na maging maingat sa link.
Ang mga pag-aaral ay nakatuon din sa isang partikular na uri ng diskarte sa pag-edit ng CRISPR - ang Cas-9 na protina na ginamit para sa pagwawasto sa may sakit na DNA sa pamamagitan ng pagpasok ng malusog, na-edit na DNA - at karagdagang trabaho ay kinakailangan upang makita kung ang iba pang mga anyo ng pag-edit ng gen ay nakabuo ng katulad na mga alalahanin. Sa katunayan, sa pagtatangka na talakayin ang katulad, mga nakaraang pagpuna, ang mga mananaliksik mula sa Salk Institute kamakailan ay nag-ulat ng isang solusyon. Kaysa sa pag-edit ng mga gen, ang kanilang tinaguriang epigenetic (o sa itaas ng gene) na pamamaraan ng CRISPR ay makakakita ng mga gen na nakabukas o naka-off, sa halip na maputol.
Sa pamamagitan ng pagbabago ng epigenome, nakontrol ng mga siyentista ang pag-uugali ng isang gen nang hindi binago nang direkta ang anumang DNA; pagbabago ng gene kaysa sa pag-edit ng gene. Sa mga pagsubok sa mga daga, binago ng mga siyentista ang mga sintomas ng sakit sa bato, Type 1 diabetes, at isang uri ng muscular dystrophy. Mayroon din itong potensyal para matanggal ang Alzheimer.
Ano ang CRISPR-Cas9?
Ang CRISPR-Cas9 ay isang tool sa pag-edit ng genome na nagawang i-cut ang DNA sa isang naka-target na paraan, na pinapayagan ang mga siyentipiko na tumpak na mai-edit ang mga bloke ng buhay. Malamang makikita mo ito na binanggit sa tabi ng bahagyang hindi gaanong sikat na duo ng CRISPR-Cas1 at CRISPR-Cas2 - na parehong pinagsama ang hiwa ng mga piraso ng DNA sa sariling genome ng isang bakterya (higit pa sa paglaon).
Ang Cas9 ay talagang naobserbahan noong 1980s bilang bahagi ng mga mekanismo ng pagtatanggol ng solong-cell na bakterya, na tinitiyak na magagawang alisin ng mga selula ang mga hindi gustong pumasok. Natuklasan ng mga siyentista na, sa pamamagitan ng pag-aangkop ng teknolohiya, nagagawa nilang i-target ang mga pagkakasunud-sunod ng genome na may walang uliran bilis, katumpakan, at kawastuhan.
Larawan CRISPR-Cas9 tulad ng isang paghahanap at palitan ang paghahanap sa isang dokumento ng computer, sa halip na mga salita lamang, nag-e-edit ka ng mga pagkakasunud-sunod ng genetiko.Ang tumpak na pagbabago ng DNA ay isang banal na banal na pang-agham, at ang potensyal ay napakalaking. Maaari itong magamit upang matanggal ang mga sakit - kahit na ang mga namamana tulad ng cystic fibrosis, sickle-cell anemia at Huntington's ay maaaring maging isang bagay ng nakaraan.
Ang pangalang CRISPR ay isang acronym para sa hindi gaanong nakakaakit na clustered na regular na interspaced maikling palindromic repeats. Ang bahagi ng Cas ay tumutukoy sa CRISPR na nauugnay.
CRISPR-Cas9: Paano ito gumagana?
Ang CRISPR ay bahagi ng natural na nagaganap na mga panlaban. Kapag nakakita ang isang bakterya ng isang sumasalakay na virus, nakakopya at pinaghalo ang mga segment ng banyagang DNA sa sarili nitong genome sa paligid ng CRISPR. Ang pagputol ng Cas9, habang ang Cas1 at Cas2 ay ipinasok ang panlabas na DNA sa genome ng cell.
Ang Google ngayon ay nag-convert sa mga larawan ng JPG
Sa susunod na makita ang virus, ang CRISPR ay may eksaktong kopya ng pagkakasunud-sunod ng genome na dapat abangan, kung saan pumapasok ang protina ng Cas: maaari nitong putulin ang DNA, at huwag paganahin ang mga hindi nais na gen na may hindi kapani-paniwalang kawastuhan.
O, tulad ng paliwanag ni Carl Zimmer : Habang pinupuno ng rehiyon ng CRISPR ng virus na DNA, ito ay naging isang molekular na pinaka-nais na gallery, na kumakatawan sa mga kaaway na nakatagpo ng microbe. Maaari nang magamit ng microbe ang viral DNA na ito upang gawing Cas na mga enzyme sa mga armas na may gabay na katumpakan. Kinokopya ng microbe ang genetikong materyal sa bawat spacer sa isang RNA Molekyul. Pagkatapos ay kukuha ng mga Cas enzyme ang isa sa mga RNA Molekyul at i-duyan ito. Sama-sama, ang viral RNA at ang Cas enzymes na naaanod sa cell. Kung nakatagpo sila ng materyal na genetiko mula sa isang virus na tumutugma sa CRISPR RNA, mahigpit na na-lat ang RNA. Pagkatapos ay tinadtad ng Cas enzymes ang DNA sa dalawa, pinipigilan ang pagkopya ng virus.
Noong 2012, ang mga siyentista mula sa University of California, Berkeley, ay naglathala ng groundbreaking paper ipinapakita na nagawang muling pagprogram ng sistema ng immune system ng CRISPR-Cas upang mai-edit ang mga gen sa gusto. Ang CRISPR-Cas9 ay gumagamit ng isang tukoy na Cas protein at isang hybrid RNA na maaaring makilala at mai-edit ang anumang pagkakasunud-sunod ng gene. Ang mga posibilidad ay malaki.
Sa madaling sabi, nakalista ng CRISPR ang mga pagkakasunud-sunod ng DNA upang mai-target, at pagkatapos ay ang Cas9 ang gagawing paggupit. Kailangan lamang i-program ng mga siyentista ang CRISPR na may tamang code, at ang Cas9 ang magpahinga.
Maaari din itong mailapat sa mga may sira na gen - ang mga seksyon na kasalukuyang nagdudulot ng mga problema ay maaaring alisin sa CRISPR-Cas9, at pagkatapos ay papalitan ng malusog na genetic code, teoretikal na malulutas ang problema.
CRISPR-Cas9: Ginamit ba ito sa mga tao?
Oo, sa Tsina . Ang paggamit ng mga embryo ng tao na nagmula sa isang klinika ng pagkamayabong, sinubukan ng mga siyentista na gamitin ang CRISPR-Cas9 upang mai-edit ang isang gene na sanhi ng beta thalassemia sa bawat cell. Dapat pansinin na ang mga donor embryo na ginamit ay hindi nabubuhay, at hindi maaaring magresulta sa isang live na kapanganakan.
Sa anumang kaso, nabigo ito, at bigong nabigo: 86 na mga embryo ang na-injected, at pagkatapos ng 48 na oras at humigit-kumulang na walong mga cell na lumago, 71 ang nakaligtas, at 54 sa mga iyon ay sinubukan nang genetiko. 28 lamang ang matagumpay na na-splice, at kakaunti ang naglalaman ng materyal na genetiko na inilaan ng mga mananaliksik.Kung nais mong gawin ito sa normal na mga embryo, kailangan mong maging malapit sa 100%, humantong mananaliksik Sinabi ni Jungiu HuangKalikasan . Iyon ang dahilan kung bakit huminto kami. Iniisip pa rin namin na masyadong wala pa sa gulang.
Bukod dito, malamang na mas maraming hindi dokumentadong pinsala ang nagawa. Tulad ng New York Times nagpapaliwanag :Itinuro ng mga mananaliksik na Intsik na sa kanilang eksperimentong pag-edit ng gene halos tiyak na nagdulot ng mas malawak na pinsala kaysa sa kanilang dokumentado; hindi nila sinuri ang buong mga genome ng mga embryo cell.
Tulad ng naiisip mo, nagdulot ito ng isang malaking halaga ng kontrobersya sa pamayanang pang-agham.
Noong Nobyembre 2016 , isa pang pangkat ng mga siyentipikong Intsik ang naging unang gumamit ng CRISPR-Cas9 sa isang may sapat na gulang na tao, na nag-iniksyon ng isang nagdurusa sa kanser sa baga na may mga immune cell ng pasyente na binago ng CRISPR upang hindi paganahin ang PD-1 na protina, ayon sa teoretikal na laban sa kanser ang katawan ng pasyente. .
Pagkatapos, sa a pag-aaral nai-publish noong 3 Agosto, matagumpay na 'na-edit' ng mga siyentipiko ang mga embryo ng tao, na tinanggal ang may sira na bahagi ng DNA na maaaring humantong sa namamana na sakit sa puso. Ito ay isang nakamit na palatandaan at nagbigay ng mga paraan upang potensyal na mapigilan ang humigit-kumulang 10,000 solong mutation na mga genetic na karamdaman (ie mga sakit na sanhi ng isang solong mayamang gene) sa mga susunod na tao.
CRISPR-Cas9 at etika
Kahit na ang mga siyentipikong Tsino ay gumamit ng mga embryo na hindi bubuo sa buhay, may mga tunay na alalahanin sa etika tungkol sa pag-eksperimento sa mga embryo ng tao - sa katunayan, isang buwan lamang bago nai-publish ang pagsasaliksik ng Tsino, isang grupo ng mga Amerikanong siyentista ang humimok sa mundo na huwag gawin ito .
Bahagi nito ay nagmumula sa kung gaano ka-immature ang teknolohiya - tandaan na ito ay aktibo lamang na ginamit mula noong 2012, at nakakapagtaka kung ito ay ganap na nag-mature sa puntong ito. Nagbabala ang mga siyentista na masyadong hindi ito naiintindihan at mapanganib na gamitin sa mga tao sa puntong ito, at tiyak na pinatutunayan ng pananaliksik ng Tsino ang pag-aalala na ito. Kahit na ito ay gumana nang walang kamali-mali, may mga alalahanin na ang hindi inaasahang mga kahihinatnan ay maaaring mangyari sa paglipas ng mga henerasyon.
Ngunit, kahit na ito ay 100% ligtas at matagumpay, may iba pang mga alalahanin sa etika: habang walang nangangatuwiran na dapat nating pigilan ang potensyal na puksain ang mga killer na sakit na genetiko tulad ng Huntington at cystic fibrosis, ang CRISPR-Cas9 ay maaaring mag-alok ng pagkakataong magbago kahit ano tungkol sa isang tao. Hangga't makikilala ang pagkakasunud-sunod ng genetiko, sa teorya, maaari itong mai-edit.
Ito ay isang bagay na alisin ang mga sakit na nakakaapekto sa buhay bago ipanganak - ibang bagay para sa mga magulang na maaaring idisenyo ang kanilang mga sanggol upang maging mas malakas, mas mabilis o mas mahusay na hitsura. Kahit na tatanggapin mo na ito ay isang bagay na dapat payagan ang mga tao na gawin, ang mga pagkakataong ito ay mabibigyan ng komersyalisasyon, na tinitiyak na ang mayaman lamang ang kayang bayaran ang lahat ng labis na kalamangan sa buhay na makakaya nito, na nakakaapekto sa hindi pagkakapantay-pantay.
CRISPR-Cas9: Ano ang nagawa sa ngayon?
Siyempre, ang mga katanungang etikal na ito ay isang milyong milya ang layo kapag ang tanging naitala na eksperimento ng embryonic na tao ay naging sanhi ng isang mataas na profile na set-back. Gayunpaman, ang CRISPR-Cas9 ay nagpapakita ngayon ng labis na promising mga resulta sa mas maliit na mga pagsubok.
Kasama sa mga halimbawa Pag-iwas sa impeksyon sa HIV sa mga selyula ng tao , pagpapagaling ng mga sakit na genetic mouse at isang pares ng mga unggoy na ipinanganak na may naka-target na mutasyon .
Ang CRISPR ay lumalabas din bilang isang mabisang paraan upang mag-imbak ng data sa loob ng DNA. Noong Marso 2017, isang pares ng mga mananaliksik sa New York Genome Center ang naglathala ng isang ulat sa Agham journal, pagdidetalye ng mga pamamaraan para sa pagtatago ng mga naka-compress na file sa mga molekula ng DNA. Sa tulong ng isang algorithm para sa pagsasalin ng mga file sa isang binary code na maaaring ma-map sa mga base ng nucleotide ng DNA, na-encode ng mga mananaliksik ang kabuuang anim na mga file: isang 1948 pang-akademikong papel, isang plaka ng Pioneer, isang operating system, isang virus, ang pelikulang 1895Pagdating ng isang tren sa istasyon ng La Ciotat... at isang $ 50 Amazon giftcard.
Makalipas ang ilang buwan, isang pangkat ng mga siyentista sa Harvard Medical School naka-encode ng isang looping video clip sa DNA ng isang buhay na E.Coli bacteria cell . Ang layunin ay upang bumuo ng isang sistema para sa paggawamga molekular recorder - ang DNA na may kakayahang magrekord ng sarili nitong impormasyon mula sa paligid nito. Maaari itong magamit sa lahat mula sa pagsubaybay sa polusyon sa lupa, hanggang sa pag-rebolusyon ng aming pag-unawa sa aktibidad ng neurological.
Bilang bahagi ng programang Safe Genes ng DARPA, kasama sa pitong koponan ang aAng koponan na pinangunahan ni Dr. Amit Choudhary sa Harvard Medical School na bumubuo ng mga paraan upang makontrol ang mga lamok na kumakalat ng malaria, isang pangalawang koponan ng Harvard Medical School na naghahanap upang magamit ang CRISPR upang makita at baligtarin ang mga mutasyon na sanhi ng radiation. Nilalayon ng isang koponan ng North Carolina State University na pinangunahan ni Dr. John Godwin na i-target ang mga system ng drive ng gene sa mga daga upang pamahalaan ang nagsasalakay na mga species, habang nais ng University of California, Berkeley na gamitin ang CRISPR upang ma-target ang mga virus ng Zika at Ebola. Ang buong listahan ng mga proyekto at detalye ng koponan ay magagamit mula sa website ng DARPA.
Kamakailan lamang, nagbahagi ng istrukturang biologist na si Osamu Nureki mula sa University of Tokyo ang hindi kapani-paniwala na kuha ng CRISPR na nag-e-edit ng DNA sa real time na naging bahagi ng kamakailang papel ng kanyang koponan, na inilathala sa journal Mga Komunikasyon sa Kalikasan . Ipinapakita ng clip sa ibaba ang CRISPR na naghahanap ng DNA bago gawin ang mga pag-edit. Maaari mong makita ang isang hibla ng DNA na hindi nakakakonekta.
Ang kuha ay orihinal na ipinakita sa mga dumalo ng CRISPR 2017 kumperensya na naganap noong Hunyo. Ang papel ay naisumite kasunod ng kumperensyang ito at nai-publish noong 10 Nobyembre.
CRISPR-Cas9: Darating ba ito sa UK?
Oo Mga mananaliksik ng stem cell sa UK humingi ng permiso upang mabago ang mga embryo ng tao sa pagtatangkang maunawaan ang maagang pag-unlad ng tao, at mabawasan ang posibilidad ng pagkalaglag. Noong Pebrero 2016, angNagbigay ng pahintulot ang Human Fertilization and Embryology Authority (HFEA).
CRISPR-Cas9: Bakit masama ang CRISPR?
Tulad ng nabanggit dati, makikilala lamang ng Cas9 ang mga pagkakasunud-sunod ng genetiko na humigit-kumulang 20 na mga base na haba, nangangahulugang ang mas mahahabang pagkakasunud-sunod ay hindi maaaring ma-target.Mas makabuluhang, ang enzyme pa rin minsan ay nabawas sa maling lugar. Ang pag-alam kung bakit ito ay magiging isang makabuluhang tagumpay sa sarili nito - ang pag-aayos nito ay magiging mas malaki pa.
Pagkatapos, siyempre, mayroong isyu na ang CRISPR ay hindi gumana nang mahusay sa mga embryo ng tao, at ang mga pinakabagong link sa kanser.
CRISPR-Cas9: Sino ang nagmamay-ari nito?
Hindi iyon simpleng tanong na dapat sagutin. Napapailalim ito sa isang patuloy na labanan sa patent - nakakagulat na ibinigay ang CRISPR ay natural na nagaganap sa ilang mga bakterya.
Pagsusuri sa Teknolohiyanagpapaliwanag iyon, kahit na ang CRISPR-Cas9 ay unang inilarawan saAghamnoong 2012 ni Jennifer Doudna mula sa UC Berkeley, si Feng Zhang mula sa Broad Institute ay nanalo ng isang patent sa pamamaraan sa pamamagitan ng pagsusumite ng mga notebook ng lab na nagpapatunay na una niya itong naimbento.
Una upang mag-file ng mga karapatan sa patent ay nangangahulugan na dapat itong ibigay kay Doudna, ngunit ang desisyon ay maaaring napagpasyahan batay muna sa pag-imbento ng mga patakaran, na papabor sa Zhang. Sa huli, ang kaso ay nalutas noong Pebrero 2017 , nang napagpasyahan ng US Patent Trial and Appeal Board na ang UC Berkeley ay bibigyan ng patent para sa paggamit ng CRISPR-Cas9 sa anumang buhay na cell, habang makukuha ito ng Broad sa anumang eukaryotic cell - na sinasabi na mga cell sa mga halaman at hayop.
Mga Larawan: Petra B Fritz , VeeDunn , NIH Image Gallery , at Steve Jurvetson ginamit sa ilalim ng Creative Commons
