Tiedämme, että teknologia kehittyy jatkuvasti kiihtyvää vauhtia. Tämä pätee myös biologian ja genetiikan maailmaan. Tässä tapauksessa monet ihmiset eivät tiedä, mikä CRISPR on tai mihin sitä käytetään. Se on geenimuokkaustekniikka, joka lyhyesti sanottuna leikkaa ja liittää geenejä. Se löydettiin jo jonkin aikaa sitten, ja se osoittaa jo lupaavia mahdollisuuksia erilaisten sairauksien ja vaivojen hoidossa.
Tässä artikkelissa kerromme sinulle, mikä CRISPR on, mitkä ovat sen ominaisuudet ja kuinka tämän tyyppistä tekniikkaa käytetään genetiikassa ja biologiassa.
Mikä on CRISPR
CRISPR on lyhenne sanoista Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Tämä on mekanismi, jota bakteerit käyttävät puolustautuakseen viruksia ja muita liikkuvia geneettisiä elementtejä vastaan, jotka yrittävät tunkeutua niiden soluihin.
CRISPR:n toimintatapa on erittäin mielenkiintoinen. Ensin bakteerit liittävät virus-DNA:n palasia omaan DNA:hansa eräänlaiseksi "immunologiseksi muistiksi ". Näitä palasia kutsutaan välikappaleiksi. Sitten, kun virus yrittää tartuttaa bakteerisolun, bakteeri tuottaa ohjaus-RNA:ta, joka sitoutuu Cas-nimiseen proteiinikompleksiin, joka katkaisee ja tuhoaa virus-DNA:n. Ohjaus-RNA luodaan välikappaleiden sisältämistä tiedoista, jolloin bakteeri "muistaa" aiemmin kohtaamansa virukset.
Tätä bakteerien immuunipuolustuksen muotoa on käytetty erittäin tarkkojen geenimuokkaustyökalujen kehittämiseen. Suosituin tekniikka on CRISPR-Cas9 , jossa käytetään Cas9-proteiinin muunneltua versiota DNA:n leikkaamiseen tietystä kohdasta. DNA:han voidaan sitten tehdä muutoksia, kuten lisätä tai poistaa geenejä tai korjata mutaatioita.
CRISPR-tekniikan edut
CRISPR-teknologian suuri etu on sen tarkkuus. Ohjaus-RNA voidaan suunnitella sitoutumaan tiettyyn DNA-sekvenssiin, mikä tarkoittaa, että muokkaus tehdään vain halutussa paikassa. Lisäksi tekniikka on paljon nopeampi ja halvempi kuin aiemmat geeninmuokkaustekniikat.
Vaikka CRISPR-teknologia on varsin lupaava, se herättää myös eettisiä ja turvallisuuskysymyksiä. Geenimuokkausta voitaisiin käyttää geneettisten sairauksien parantamiseen, mutta sitä voitaisiin käyttää myös "suunnittelijavauvojen" luomiseen tai sukusolujen kehitysmuutosten tekemiseen, jotka siirtyvät tuleville sukupolville. Lisäksi muokkausprosessin virheillä voi olla arvaamattomia seurauksia, kuten syövän tai muiden sairauksien aiheuttaminen. Monet ihmiset puhuvat siitä pikemminkin "Jumalan leikkimisenä".
geenien muokkaus
Luonnossa organismeilla on geneettistä tietoa, joka ohjaa niiden kasvua. Geenimuokkaus on ryhmä tekniikoita, joita voidaan käyttää organismin DNA:n muuttamiseksi eri tarkoituksiin. On tärkeää huomata, että muokkaaminen ei ole sama asia kuin geneettinen muuntaminen. Ensinnäkin muiden lajien DNA:ta ei käytetä, kuten modifikaatiossa.
Biogenetiikka, joka tunnetaan myös geenitekniikkana, on tieteenala, joka yhdistää biologian ja genetiikan bioteknologian sovelluksiin. Geenimuokkaus on prosessi, jossa muokattava DNA:n osa havaitaan , poistetaan ja korvataan uudella osalla. On myös mahdollista, että kun ongelmalliset osat on poistettu, solun koneisto ottaa haltuunsa ja korjaa sekvenssin itse. Näillä tekniikoilla tiedemiehet voivat lisätä, poistaa tai muuttaa DNA:ta tarpeen mukaan haluttujen tavoitteiden saavuttamiseksi.
Näin ollen CRISPR on innovatiivinen geeninmuokkaustekniikka, joka perustuu Cas-proteiinien kykyyn katkaista DNA:ta sopivan tunnistus-RNA:n läsnä ollessa. Koska RNA:ta voidaan syntetisoida laboratoriossa, muokkausmahdollisuudet ovat lähes rajattomat.
Tärkeimmät käyttötavat
CRISPR-teknologiaa käytetään tuomaan muutoksia genomiin äärimmäisen tarkasti. Sen pääsovelluksessa meillä on seuraavat:
- lääketieteelliset sovellukset, kuten kokeet HIV:n eliminoimiseksi tai sairauksien, kuten Duchennen lihasdystrofian, Huntingtonin taudin, autismin, progerian, kystisen fibroosin, kolmoisnegatiivisen syövän tai Angelmanin oireyhtymän, hoitamiseksi. Tutkimuksissa yritetään myös selvittää, voitaisiinko sitä käyttää diagnostisena testinä taudin havaitsemiseksi
- Taistelee hyönteisten välittämiä tartuntatauteja vastaankuten malaria, zika, dengue, chikungunya tai keltakuume.
- Kasviperäinen biotekniikka. CRISPR-teknologialla voidaan tuottaa ympäristöön paremmin sopeutuvia, kuivuutta tai tuholaisia kestäviä kasvilajikkeita, mikä liittyy tutkimukseen siemenet, jotka vastustavat ilmastonmuutosta. Aistinvaraisia ominaisuuksia, mukaan lukien fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia, voidaan muuttaa, jotta ne soveltuvat paremmin ihmisravinnoksi.
Eläinteknologiassa sitä voidaan käyttää lajiparannuksiin, esimerkiksi luomaan tyypillisille taudeille vastustuskykyisiä karjoja. Tällä hetkellä ei ole olemassa CRISPR-tekniikoita, jotka on hyväksytty hoitamaan yhden geenin aiheuttamia sairauksia, jotka voitaisiin teoriassa parantaa tällä geenimuokkauksella. Tästä syystä lääketieteelliset sovellukset ovat enemmän teoreettisia kuin käytännöllisiä, ja niillä on tällä hetkellä kokeellinen perusta.
CRISPR ja bioetiikka
CRISPR-geeninmuokkausteknologia tuo mukanaan useita bioeettisiä haasteita. Vaikka sen tärkeimmät sovellukset ovat myönteisiä, tietyt esteet voidaan voittaa tekemällä tästä kustannustehokkaasta teknologiasta kaikkien saatavilla.
Mitä tulee geenien muokkaussovelluksiin alkuteollisuudessa, maataloudessa ja karjataloudessa, ne ovat positiivisia niin kauan kuin niiden on tarkoitus olla hyödyllisiä ihmisille. Tietysti jokainen tapaus on analysoitava erikseen. Esimerkiksi kasvilajien manipuloiminen tuholaisten vastustuskykyisiksi on ihmisten kannalta valtavan mielenkiintoista.
Toisaalta, jos ajattelemme interventioita ekosysteemeihin, meidän on oltava varovaisempia, koska kaikki odottamattomat muutokset voivat johtaa vakaviin tai hallitsemattomiin ongelmiin.
Lääketieteellisten sovellusten kannalta geenimuokkausteknologian käyttö ihmisillä vaatii erittäin korkeita turvallisuustakuita , ja sitä voidaan käyttää vain sairauksiin, joihin ei tällä hetkellä ole tehokasta hoitoa tai joilla on tällä hetkellä merkittäviä sivuvaikutuksia. Lopuksi, alkioiden geenimuokkaus ei ole perusteltua tieteellisestä tai eettisestä näkökulmasta.