Общ

Изследователите пробиват генното инженерство в триизмерното пространство


Генното инженерство е област, която на теория съществува от много десетилетия, но в много отношения тази област все още се смята за нова граница от повечето учени. Това е така, защото етичните дилеми, които той поражда, и провалите на видимостта на ранните човешки тестове дълги години са водили сериозни генетични изследвания в задните стаи на академичните институции и въображението на писателите на фантастика.

За щастие, всичко това започва да се променя поради нова техника в генетичното редактиране, за която може би сте чували ... CRISPR.

CRISPR (или „техниката CRISPR / Cas9“) променя играта. Това е една от най-големите научни истории през последното десетилетие и вероятно ще бъде и най-голямата научна история през следващото десетилетие. Той позволява на учените да редактират генома на ЖИВИ организми бързо, евтино и с невероятна степен на точност.

Това може да означава лечение на болести, прекратяване на световния глад, или дори предприемане на следващата стъпка човешката еволюция. Възможностите са безкрайни. Но не се вълнувайте все още, защото CRISPR все още е сравнително нова технология и предстоят още много изследвания и усъвършенстване in vivo тестването при хора може да започне.

Наскоро обаче беше разработен нов вариант на техниката CRISPR, наречен CRIPR-GO („GO“ означава „Геномна организация“), който започва да се занимава с някои от проблемите на неговия родоначалник и може да държи ключа за отключване на ниво на генетичния код което от години се изплъзва на учените.

Нека да влезем в НАУКАТА!

Нека да поговорим CRISPR срещу CRISPR-GO ... Най-общо.

На най-основното си ниво системата CRISPR / Cas9 се възползва от един вид генетична „имунна система“, с която са оборудвани много бактерии. Когато е изолиран, можете да му подадете проби от ДНК или РНК последователности, към които искате да се насочи, след това, когато го превърне в клетка, молекулата CRISPR ще търси селективно и ще изрязва само последователности, които съответстват на тази, с която сте я захранили.

Това работи чудесно при изрязването на нежелани гени, но можете също да използвате тази система заедно с възстановяващи ензими, за да ВСТАВЕТЕ работеща, версия на този ген или дори нещо съвсем ново. Причината, поради която CRISPR беше и е толкова революционен, е, че прави редактирането на гени невероятно евтино и лесно.

Това, което би отнело на екип или изследователи хиляди долари и месеци, вече може да се направи след обяд за около $75. Но все още има значителни проблеми, свързани с безопасността на техниката. Въпреки че е много точен, не е перфектен и порязванията или вмъкванията на грешното място в генома на човека значително увеличават вероятността човек да развие рак.

Освен това има етичен въпрос дали постоянните промени в генома на човек, които засягат зародишните клетки (AKA клетките, които биха носили генетичната информация на вашите деца), дори трябва да са законни.

CRISPR-GO прави първа стъпка в решаването на някои от тези проблеми.

Разработено от изследователи от Станфордския университет, това, което прави CRISPR-GO уникален, е, че използва модифициран CRISPR протеин, за да реорганизира генома в три измерения. Ако CRISPR е като молекулярни ножици, тогава CRISPR-GO е като молекулярна пинсета, хващайки специфични битове от генома и ги забива на нови места в ядрото. Но това е нещо повече от физическо преместване: изместването на генетични елементи може да промени начина им на функциониране.

С други думи, този вид техника може да бъде използвана за оптимизиране, а не за възстановяване на гените на човек. Нагоре или надолу регулиране на неправилно поведение на гени, насърчаване на теломерите (молекулните капачки на хромозомите) да растат по-дълго, вместо да се разграждат с възрастта, или дори предпазване от рак чрез насърчаване на тумор-супресорни гени.

Има дори някои изследвания, които предполагат, че тези промени могат да бъдат превключени като наследствени или ненаследими въз основа на това къде се намират в клетъчното ядро, което може да помогне за разрешаването на етичните дилеми, които вече обсъдихме.

„Но изчакайте“, може да кажете. „Защо, по дяволите, местоположението на гена би повлияло на неговата функция? Все още е същият код и това е важно, нали? " Неправилно. Е ... най-вече правилно, но що се отнася до клетъчната биология, нищо не е толкова просто, колкото бихме искали. Така че, за да отговорим на този въпрос, нека направим едно бързо отклонение в идеята за ЕПИГЕНЕТИКА!

Epigen - КАКВО - тикове?

Трудната истина е, че втората ви учителка по биология всъщност ви е излъгала, когато каза, че генетичният код определя кой е човек. Оказва се, че има напълно отделно ниво на генна експресия, което няма нищо общо с физическия „код“. Епигенетиката е изследване на наследствени промени в генната експресия (активни спрямо неактивни гени), които не включват промени в основната ДНК последователност.

Особено интересното е, че тези промени се случват през целия ви живот и все пак могат да бъдат предадени на вашите деца - нещо, което менделската генетика смяташе, че е невъзможно в продължение на стотици години.

Но помислете за всички близнаци, които сте срещали. Те споделят абсолютно същия генетичен код, но ако погледнете достатъчно отблизо, винаги има фини разлики, които в крайна сметка ви позволяват да ги различавате. Те почти винаги се дължат на епигенетични промени.

Този вид промяна е редовно и естествено събитие, което на най-основното ниво използва химични промени в молекулата на ДНК, за да промени физическата й форма на определено място, оставяйки ген недостъпен за ензимите, които биха го прочели и репликирали, или порок обратно, улеснява ги да го достигнат.

Отстъпвайки от тази област на изследване, това ново изследване добавя идеята, че физическото местоположение на гена в клетъчното ядро ​​може също да повлияе на този вид показател за вторична експресия. Това беше нещо, което учените отдавна подозираха, но досега нямаха начин да докажат.

Най-добре е да мислите за клетъчно ядро ​​като къща с няколко различни "стаи" и като нормална къща всяка стая има малко по-различно предназначение. Някои стаи са за съхранение и гените вътре не се докосват често, докато други зони виждат повече трафик и следователно повече реакции.

Това, което прави този подход наистина специален обаче, е, че промяната в генетичното местоположение е както химически индуцируема, така и напълно обратима. Така че, ако пациентът има нежелани реакции към лечението, то може бързо да бъде отменено с малко или никакви странични ефекти.

Светло, но вероятно далечно бъдеще

Признавам, този вид изследвания са доста високи и на пръв поглед може да изглеждат малко скучни, но потенциалът, който има, е зашеметяващ. Например, разграждането на теломерите се счита за единствената най-важна причина за стареенето, но учените показаха, че придвижвайки теломерите по-близо до нещо, наречено „тяло на Каджал“, те всъщност израстват обратно, увеличавайки жизнеспособността на клетките и спирайки процеса на стареене. Това може да е огромен напредък в човешкото дълголетие.

CRISPR-GO може да се използва и за създаване на структури, наречени „тела на промелоцитна левкемия“ (PLC’s), които представляват големи глобуси протеин, за които е известно, че потискат протуморните гени. За съжаление, повечето от тези протуморни гени са необходими за живота, когато функционират нормално и само чрез мутация те се превръщат в проблем.

Но чрез позициониране на гените, причиняващи рак, близо до тези PLC, би могло значително да се намали скоростта, с която раковите заболявания могат да се развият, като същевременно не засягат нормалната им клетъчна функция. Да, това означава това, което според вас означава ... ваксина срещу рак.

Разбира се, трябва да завършим с една предпазлива дума, за да не се развълнувате, драги читателю. Въпреки че доказателствата, показани от CRISPR-GO, са вълнуващи, изследването все още е в пилотен етап и има още работа, която трябва да бъде извършена, преди тези констатации да бъдат напълно потвърдени.

Освен това, въпреки че тук има много потенциал и изследването е отговорило на няколко много важни въпроса, то е отворило още около 20. В близко бъдеще ще бъде много важно да се дешифрира защо тези ефекти, базирани на местоположението, се извършват в конкретни ядрени отделения и каква е основната причина.

Дотогава просто ще трябва да продължим да мечтаем и да се надяваме, че никой случайно не издърпа Брус Банер и "Хълкове " самите те ... Това може да възпрепятства генетичните изследвания друг десетилетие!

Новото изследване е публикувано в списанието, Клетка.


Гледай видеото: ENSEMBLE TRAKIA Мъри како Тодоро (Юли 2021).