De Befriade Odjuret. Avslöjade Oväntade Konsekvenser Av Genteknik - Alternativ Vy

De Befriade Odjuret. Avslöjade Oväntade Konsekvenser Av Genteknik - Alternativ Vy
De Befriade Odjuret. Avslöjade Oväntade Konsekvenser Av Genteknik - Alternativ Vy

Video: De Befriade Odjuret. Avslöjade Oväntade Konsekvenser Av Genteknik - Alternativ Vy

Video: De Befriade Odjuret. Avslöjade Oväntade Konsekvenser Av Genteknik - Alternativ Vy
Video: genteknik film 2024, Mars
Anonim

Genredigeringsteknologi med CRISPR-Cas9-systemet kan leda till många oönskade mutationer. Denna slutsats nåddes av forskare från Columbia University Medical Center. "Lenta.ru" berättar om en ny studie vars resultat publicerades i tidskriften Nature Methods.

CRISPR / Cas9 är en molekylär mekanism som finns i bakterier och gör att de kan bekämpa virus med bakteriofager. CRISPR: er är "kassetter" i DNA: n från en mikroorganism, som består av upprepade sektioner och unika sekvenser som kallas distans. Det senare är fragment av viralt DNA. I huvudsak kan CRISPR betraktas som en databank som innehåller information om generna för patogena medel. Cas9-proteinet använder denna information för att korrekt identifiera främmande DNA och göra det ofarligt genom att skära på en specifik plats.

Noggrannheten hos CRISPR / Cas9 gör att den kan användas som ett genredigeringsverktyg som är mycket effektivare än tidigare existerande metoder. Forskarna sätter in en DNA-kassett som innehåller Cas9-proteingenen och en region som kodar för en speciell riktad RNA-molekyl (sgRNA) i cellen, i vars genomförändringar ska göras. Den senare kan fästa sig till en specifik plats i genomet, vilket indikerar att Cas9 ska klippas. Du kan sedan infoga önskad gen eller grupp av gener i klyftan och skapa en modifierad cell.

Fördelen med CRISPR / Cas9 är att den kan göra exakta förändringar, vilket minskar antalet oönskade nedskärningar (effekter utanför målet) i andra delar av genomet. Dessutom sparar det tid och pengar - till skillnad från andra allmänt använda metoder som använder nukleasenzymer. CRISPR-systemet är mer lämpligt för situationer där flera defekta gener behöver korrigeras på en gång, eftersom det endast kräver syntes av motsvarande sgRNA. När det gäller nukleaser är det nödvändigt att sätta ihop sitt eget specifika enzym, som är längre och dyrare för varje specifikt DNA-ställe.

CRISPR / Cas9 Artistic Image Credit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT
CRISPR / Cas9 Artistic Image Credit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

CRISPR / Cas9 Artistic Image Credit: Steve Dixon / Feng Zhang / MIT

Tekniken blev snabbt populär, inte bara bland forskare utan också inom populärkultur. Till exempel visas det i handlingen av några avsnitt av den nya säsongen av The X-Files som ett massförstörelsevapen. Direktören för den amerikanska nationella underrättelsen, James Clapper, uttryckte också sin oro, som anser att genteknik är ett hot. Men all teknik är farlig om den används på fel sätt. Till exempel är otillbörlig och ofta användning av antibiotika, som har räddat liv för hundratusentals människor, som ger upphov till antimikrobiellt resistenta superbugs.

Trots fiktion kan CRISPR / Cas9 i sig, som antibiotika, inte användas som ett vapen för att förstöra människor. Men du kan skapa modifierade organismer, till exempel myggor, som sprider den defekta genen i deras befolkning, vilket kan leda till en stark minskning av antalet blodsugande insekter. Biologer uppmanar att vara extremt försiktiga med sådana tillämpningar.

Immunceller attackerar cancerökning Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library
Immunceller attackerar cancerökning Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Immunceller attackerar cancerökning Foto: Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Kampanjvideo:

Samtidigt tror många biotekniker att tekniken kommer att göra det möjligt att framgångsrikt behandla farliga sjukdomar, inklusive de som orsakas av genetiska orsaker. Till exempel i slutet av 2016 hade Kina redan experimenterat med behandling av aggressiv lungcancer. Patientens immunceller avlägsnades och genen som undertrycker kampen mot maligna tumörer stängdes av. Genmodifieringsförfarandet var framgångsrikt och cellerna återinfördes i patientens kropp.

CRISPR / Cas9 har sina nackdelar. Således förlorar DNA som bryts av molekylära "saxar" en del av sekvensen, vilket förhindrar "punkt" -redigering, det vill säga ersättningen av en enda nukleotid. Bioteknologer skapar förbättrade versioner av systemet genom att övervinna dessa begränsningar. Till exempel har sydkoreanska forskare kombinerat Cas9-enzymet med ett annat protein, cytidindeaminas. Detta lärde CRISPR / Cas9 att göra enstaka nukleotidsubstitutioner.

Det finns emellertid ett annat problem. Faktum är att denna teknik också kan införa oönskade mutationer, och forskare förstår ännu inte helt hur detta kan elimineras. När det gäller behandling av människor är risken fortfarande orimligt hög: sidoförändringar i genomet kan starkt skada hälsan.

Vissa algoritmer kan förutsäga var i genomet onödiga ersättningar kan göras. De fungerar mycket bra när CRISPR modifierar enskilda celler eller vävnader, men används inte när det gäller levande organismer.

CRISPR / Cas9-struktur Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute
CRISPR / Cas9-struktur Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute

CRISPR / Cas9-struktur Foto: Ian Slaymaker / Broad Institute

Till exempel har bioteknologer vid Columbia University använt teknik för att ta bort mutationer som utlöser retinitis pigmentosa. För detta togs hudceller från patienten och omprogrammerades till stamceller. Defekten korrigerades sedan med hjälp av en CRISPR-kassett. Sådana modifierade celler kan omvandlas till näthinneceller och transplanteras till en patient för att återställa synen.

Dessutom skapade samma forskare genetiskt modifierade möss, som injicerades med CRISPR vid zygotstadiet. Forskarna sekvenserade sedan (bestämde nukleotidsekvensen) hela genomet av mössen. Även om CRISPR framgångsrikt korrigerade en gen i vilken defekten orsakade blindhet introducerade den också över 1 500 enkla nukleotidmutationer och över 100 deletioner (deletioner av korta sektioner) och insertioner. Ingen av dessa oönskade förändringar förutsagdes av datoralgoritmer.

Genmodifiering är ett bra sätt att behandla ärftliga sjukdomar som för närvarande är obotliga. Enligt Stephen Tsang anser han och hans medförfattare att det är viktigt för gentekniker att vara medvetna om de potentiella farorna med oönskade mutationer som uppstår vid redigering av DNA. Sådana mutationer inkluderar både nukleotidsubstitutioner i de kodande regionerna i genomet och i icke-kodande regioner, där reglerande element är belägna (de kontrollerar generens aktivitet).

Trots mutationerna gjorde mössen det bra. Bioteknologer är fortfarande optimistiska när det gäller genterapi eftersom alla medicinska interventioner har biverkningar. Du behöver bara veta vad de är. I framtiden kommer detta att förbättra tekniken för att minimera effekterna utanför målet.

Alexander Enikeev