За последнее десятилетие появилось много интересных технологий. Но CRISPR — один из самых перспективных, по мнению многих экспертов. Однако мало кто понимает, что на самом деле представляет собой редактирование генов. Чтобы объяснить публике, как это работает, VOX опубликовал небольшую инструкцию «для чайников».
Официальное название этой технологии — «CRISPR/Cas9». Это мощный инструмент редактирования генома, основанный на защитных механизмах бактерий. Биологи могут использовать его в науке и научились использовать его для изменения ДНК растений, животных и даже людей.
Мы считаем, что такие изменения потребуют месяцев или, по крайней мере, недель работы. Однако CRISPR показывает превосходные результаты всего за несколько дней. Это первый эффективный и точный инструмент для работы с геномами в истории человечества.
Открытие, которому не сразу нашли применение
Японские ученые впервые заметили необычные характеристики микроорганизма в 1987 году. Они протестировали кишечную палочку и кишечную палочку и заметили необычную последовательность в ее ДНК. Хотя и не удалось узнать, зачем это необходимо, подобные повторы вскоре были обнаружены в структурах других организмов.
Очевидно, что это непримененное открытие получило умное научное название CRISPR (Кластерные регулярные интервальные короткие палиндромные повторы). До 2007 года CRISPR не был доступен. Но затем микробиологи, изучавшие стрептококк, смогли выяснить, что он является частью иммунной системы бактерий.
У бактерий также есть опасные враги, называемые вирусами. Им приходится отбиваться от атак, для этого вырабатываются специальные ферменты. Каждый раз, когда бактерия побеждает вирус, она сохраняет часть своего генетического материала в массиве CRISPR. При следующей вирусной атаке этот элемент будет использован для защиты.
При атаке бактерии производят белок Cas9, который содержит часть генетического материала вируса. Если этот участок соответствует участку ДНК вируса, Cas9 разрезает генетический материал последнего, нейтрализуя угрозу. Это удивительное открытие, похоже, заинтересует только микробиологов.
Так было до тех пор, пока биологи Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье не начали исследования CRISPR в 2011 году. Они обнаружили, что могут обмануть защитные белки, заставив их получить искусственную РНК. Белки, содержащие такую РНК, ищут сходные фрагменты. Когда он обнаруживает аналогичный участок ДНК, принадлежит ли он бактерии или вирусу, белок Cas9 начинает его измельчать. Дудна и Шарпантье были убеждены, что этот метод поможет разрезать любой геном в нужном месте.
Зачем нужна CRISPR
Опять же, мы не очень понимаем радость биологов. Однако быстро поняли, что это действительно открытие века. Сразу после его открытия по всему миру было опубликовано 100 статей о CRISPR, а всего шесть лет спустя их число выросло до более чем 14 000. Существует бесчисленное множество областей применения технологий. Например, его можно использовать для определения того, какую функцию выполняет конкретная часть ДНК. Достаточно вырезать его с помощью CRISPR и посмотреть, какие функции микроорганизм потерял.
Но расщеплением ДНК интересуются только микробиологи, остальной мир хочет знать о практическом применении этого открытия. И оказывается, что таких приложений много. В первую очередь CRISPR интересен для сельского хозяйства. С помощью технологий урожай можно сделать еще более питательным, сочным и устойчивым к болезням, погодным факторам и стрессам.
Они могли бы пойти даже дальше, например, вырезав из арахиса ген, вызывающий аллергию. Устранить предрасположенность бананов к грибку, уничтожающему тысячи гектаров плантаций, несложно. CRISPR также можно использовать в животноводстве, например, для редактирования генома коров.
Редактирование генома также имеет большой потенциал в области медицины. Потенциальное медицинское применение уже изучается. Мутации, вызывающие тяжелые заболевания, можно удалить из генома человека. CRISPR может быть использован для борьбы с серповидноклеточной анемией. Ген хореи Хантингтона и мутации BRCA-1 и 2, связанные с раком молочной железы, также могут быть удалены. Теоретически этот метод также подойдет для лечения ВИЧ.
Однако пока рано говорить о скором появлении новых методов лечения. На данный момент фрагменты Cas9 не очень точны. Может быть вырезана не та часть ДНК, что опасно для здоровья и жизни. Исследования в этом направлении продолжаются, и врачи все ближе и ближе подходят к заветной цели.
Однако использование CRISPR для создания антибиотиков и противовирусных препаратов более практично. Ни для кого не секрет, что постоянно создаются новые лекарства, поскольку бактерии быстро адаптируются к антибиотикам. Это дорого и не всегда эффективно. CRISPR может убивать бактерии независимо от их устойчивости к антибиотикам.
«Генетический драйв» и «дизайнерские младенцы»
Редактирование генома также можно использовать для так называемых «генных драйвов». Это означает изменение генома целого вида. Организм передает половину своих генов потомству. Редактированием можно добиться 100% переноса.
Таким образом, важные черты распространяются среди населения в два раза быстрее. Одним из примеров является борьба с комарами. Наследственность влияет на ДНК, поэтому рождаются только самцы или самцы. Разумеется, это приведет к быстрому вымиранию вида. Конечно, это было бы катастрофой, но, похоже, это хороший пример.
Но наиболее желательный и противоречивый способ использования CRISPR — это исследование генома человека. Технология позволяет производить детей с желаемыми качествами. Это очень сложно и пока относится к области научной фантастики. Но с другой стороны, вокруг нас есть вещи, которые еще 20-30 лет назад казались невозможными.
Чтобы научиться создавать дизайнерских младенцев, необходимо овладеть тысячами различных генов. Несомненно, в будущем ученые получат такие знания. Это всего лишь вопрос научного прогресса и времени.
Читайте также — Что такое красота: Ученые раскрывают секрет привлекательности и как она влияет на людей
Вы знали, что существует Telegram?
Если вы любитель красивых фотографий и интересных историй, подписывайтесь!
- Хотите связаться со мной?
