Всього за кілька років КРІСПР призвів до революції в дослідженнях
У біології відбувається революція, і її звуть CRISPR
CRISPR (вимовляється як «crisper») - потужна техніка для редагування ДНК. Він отримав величезну увагу в науковій і популярній пресі, в значній мірі заснований на обіцянку того, що ця потужна технологія редагування генів коли-небудь буде.
CRISPR був «Науковим журналом» 2015 року «Прорив року»; Він не раз згадувався в Нью-Йорку; І The Hollywood Reporter показали, що Дженніфер Лопес стане виконавчим продюсером у майбутній драмі біографії злочинців NBC, присвяченій Кріпс. Непогано для лабораторної методики молекулярної біології.
CRISPR - не перший молекулярний інструмент, призначений для редагування ДНК, але він здобув популярність, тому що він вирішує деякі давні проблеми в цій галузі. По-перше, це дуже специфічно. При правильному налаштуванні молекулярні ножиці, складові систему CRISPR, будуть відкидати цільову ДНК тільки там, де ви хочете. Це також неймовірно дешево. На відміну від попередніх систем редагування генів, які можуть коштувати тисячі доларів, відносний новачок може придбати набір інструментів CRISPR менш ніж за 50 доларів США.
Дослідницькі лабораторії по всьому світу знаходяться в процесі перетворення галасу навколо техніки CRISPR в реальні результати. Addgene, некомерційний постачальник наукових реактивів, відправив десятки тисяч наборів CRISPR для дослідників більш ніж в 80 країнах, а в науковій літературі тепер зібрані тисячі публікацій, пов'язаних з CRISPR.
Коли ви даєте вченим доступ до потужних інструментів, вони можуть дати деякі досить дивні результати.
Революція CRISPR в медицині
Найбільш перспективні (і очевидні) застосування редагування генів знаходяться в медицині. Оскільки ми більше дізнаємося про молекулярні основи різних захворювань, в останні кілька років було досягнуто приголомшливий прогрес в корекції генетичних захворювань в лабораторії.
Візьмемо, наприклад, м'язову дистрофію - складну і руйнівну сім'ю захворювань, що характеризується розщепленням молекулярного компонента м'язи, званого дистрофина. Для деяких типів м'язової дистрофії причина розлади розуміється на рівні ДНК.
У 2014 році дослідники з Техаського університету показали, що CRISPR може коригувати мутації, пов'язані з м'язовою дистрофією, в ізольованих запліднених яйцях миші, які після реімплантірованія потім перетворюються в здорових мишей. До лютого цього року команда тут, в Вашингтонському університеті, опублікувала результати заснованої на CRISPR генної замісної терапії, яка в значній мірі усувала ефекти м'язової дистрофії Дюшенна у дорослих мишей. Ці миші показали значно поліпшену м'язову силу - наближаючись до нормальних рівнів - через чотири місяці після отримання лікування.
Використання CRISPR для усунення хвороботворних генетичних мутацій, безумовно, не є панацеєю. По-перше, багато хвороб мають причини за межами листів нашої ДНК. І навіть для хвороб, які генетично закодовані, сенс шести мільярдів листів ДНК, що складають людський геном, - не менша завдання. Але тут CRISPR знову просуває науку; Додавши або видаливши нові мутації - або навіть включивши або вимкнувши цілі гени - вчені починають досліджувати базовий життєвий код, як ніколи раніше.
CRISPR вже демонструє додатки для здоров'я, що не редагуючи ДНК в наших клітинах. Велика команда з Гарварда і Массачусетського технологічного інституту тільки що дебютувала на основі CRISPR-технології, яка дозволяє точно виявляти патогени, такі як вірус Зика і лихоманка денге, по вкрай низькою ціною - приблизно 0,61 долара за зразок.
Використовуючи їх систему, молекулярні компоненти CRISPR висушують і змащують на смужку паперу. Зразки тілесної рідини (сироватка крові, сеча або слина) можуть бути застосовані до цих смужок в поле і, оскільки вони пов'язують компоненти CRISPR з флуоресцентними частками, кількість конкретного вірусу в зразку може бути кількісно визначено на основі візуального свідчення, Наприклад, зразок, який світиться яскраво-зеленим, може вказувати на небезпечну для життя інфекцію вірусу лихоманки денге. Технологія також може розрізняти бактеріальні види (корисні для діагностики інфекції) і може навіть визначати мутації, специфічні для раку окремого пацієнта (корисно для персоналізованої медицини).
Майже всі успіхи КРІСПР в поліпшенні здоров'я людини залишаються на ранньому, експериментальному етапі. Можливо, нам не доведеться довго чекати, поки ця технологія не перетвориться в справжніх живих людей; Генеральний директор біотехнологічної компанії Editas оголосив про плани подати документи в Управління по контролю за продуктами і ліками за новий дослідницький препарат (необхідний юридичний крок до початку клінічних випробувань) в кінці цього року. Компанія має намір використовувати CRISPR для корекції мутацій в гені, який пов'язаний з найбільш поширеною причиною успадкованої сліпоти дитинства.
CRISPR скоро вплине на те, що ми їмо
Лікарі та медичні дослідники не єдині, хто зацікавлений в точних зміни ДНК. У 2013 році сільськогосподарські біотехнології продемонстрували, що гени рису та інших культур можуть бути модифіковані з використанням CRISPR - наприклад, для заморожування гена, пов'язаного з сприйнятливістю до бактеріального укусу. Менш ніж через рік інша група показала, що CRISPR також працював у свиней. У цьому випадку дослідники намагалися модифікувати ген, пов'язаний з згортанням крові, оскільки залишилася кров може сприяти зростанню бактерій в м'ясі.
Ви ще не знайдете CRISPR-модифіковану їжу в своєму місцевому продуктовому магазині. Як і у випадку з медичними застосуваннями, успіхи в області редагування генетичних матеріалів в сільському господарстві, отримані в лабораторії, вимагають часу, щоб дозріти в комерційно життєздатні продукти, які потім повинні бути визначені як безпечні. І тут, знову ж таки, CRISPR змінює ситуацію.
Загальне сприйняття того, що значить генетично модифікувати урожай, включає в себе обмін генів з одного організму на інший - наприклад, введення гена риби в томат. Хоча цей тип генетичної модифікації, відомий як трансфекція, фактично використовувався, існують і інші способи зміни ДНК. Перевага CRISPR полягає в тому, що він набагато програмується, ніж попередні технології редагування генів, що означає, що дуже специфічні зміни можуть бути зроблені лише кількома літерами ДНК.
Білі гриби Agaricus bisporus без підсмажування більш візуально привабливі. Image Credit: Ольга Афанасьєва / Shutterstock.com
Ця точність привела Yinong Yang - біолога заводу в штаті Пенсільванія - написати листа до Міністерства сільського господарства США в 2015 році, щоб отримати роз'яснення по поточному дослідницькому проекту. Він був в процесі зміни їстівного білого гриба, щоб він був коричневим на полиці. Це може бути досягнуто, він виявив, зменшивши обсяг всього одного гена.
Ян робив цю роботу за допомогою CRISPR, і оскільки його процес не вводив будь-яку чужу ДНК в гриби, він хотів знати, чи буде продукт розглядатися як «регульована стаття» Служби інспекції здоров'я тварин і рослин, поділ Міністерству сільського господарства США доручено регулювати ГИО .
«APHIS не розглядає CRISPR / Cas9-відредаговані білі гриби, як описано в листі від 30 жовтня 2015 року, яке регулюється», - відповіли вони.
Гриби Ян були першими генетично модифікованими культурами, які вважалися звільненими від нинішнього регулювання USDA, але вони були вперше зроблені з використанням CRISPR. Підвищена увага, яке CRISPR привнесло в область редагування генів, змушує політиків в США і за кордоном оновлювати деякі з їхніх думок про те, що означає генетично модифікувати їжу.
Нові рубежі для CRISPR
Одним з особливо суперечливих застосувань цієї потужної технології редагування генів є можливість витіснення деяких видів на вимирання - таких, як саме смертоносне тварина на Землі, що викликає малярію москіт Anopheles gambiae. Це, на думку вчених, дійсно можливо, і деякі серйозні гравці, такі як Фонд Білла і Мелінди Гейтс, вже інвестують в проект. (Засоби BMGF «Бесіда Африка».)
Більшість додатків CRISPR не так сильно пов'язані з етикою. Тут, в Університеті Вашингтона, CRISPR допомагає дослідникам зрозуміти, як дозрівають ембріональні стовбурові клітини, як ДНК може бути просторово реорганізована всередині живих клітин і чому деякі жаби можуть відновити свої спинальні пасивне (здатність, яку ми, люди, не поділяємо).
Можна з упевненістю сказати, що CRISPR - це більше, ніж просто галас. Сторіччя тому ми писали на глиняних табличках - в цьому столітті ми напишемо матеріал життя.
Посилання: Розмова
