Mi crispr

Mi a CRISPR / Cas9 és ezt a technológiát fogja változtatni a gyógyszer

Mi történt pontosan?

A brit kormány hivatal HFEA (Human megtermékenyítés és Fejlődéstani Hatóság - Office embriológia és mesterséges megtermékenyítés) elvégzésére felhatalmazott genetikai módosítás az emberi embriók felhasználásával CRISPR / Cas9 technológia. Eddig hasonló vizsgálatok az Egyesült Királyság és a Nyugat általában tilos volt. Korábban mintegy egy évvel ezelőtt. Az első kísérleteket Kínában, de jogállásuk tisztázatlan volt, és az általuk okozott torrent kritika részéről kutatók. UK is lesz az első nyugati országban hivatalosan engedélyezte a genom szerkesztési technika vonatkozásában az emberi embrió.

Érdemes megjegyezni, hogy az állásfoglalás csak a kutatási célokra. Megadott ez még mindig az egyetlen kutatócsoport - egy csoport által vezetett Niken Kathy (Kathy Niakan) az Institute of Francis Crick. A tudósok köteles lesz, hogy elpusztítsa a kapott GM embriók számított 14 napon belül azokat. És persze, nem lehet őket beültető nő terhességi.

És akkor ebben a szenzációs?

Kezdés vizsgálatok az Egyesült Királyságban - ez egy fontos lépés az elején alkalmazása genom szerkesztési technika az emberekre. Potenciálisan CRISPR / Cas9 technológia lehet változtatni a hozzáállást az emberiség száz és ezer örökletes betegségek. Míg korábban voltak vagy teljesen gyógyíthatatlan, vagy lehetővé teszik a palliatív, tüneti kezelés, most megnyitja a lehetőséget arra, hogy őket „valódi”, azaz, hogy megszüntesse a nagyon a betegség okát.

Együtt az Advent a genom szerkesztő technológia jelenik meg, és a lehetőséget, „javítja”, a legkülönfélébb módokon. Miközben beszélünk viszonylag egyszerű (a szempontból öröklés) betegség, hanem egy potenciális célpont szerkesztésre lehet nem csak a „megtört” gének, hanem a gének egyszerűen jár fokozott kockázatot az egészségre. Vagy akár gének ártalmatlan fiziológiás funkciók, mint a képesség, hogy tejet felnőttkorban és a siker a sport.

Ez a technológia lehetővé teszi, hogy a rák kezelésére?

Talán, de nem azonnal. Az úgynevezett köznyelvben „rák” - egy hatalmas család különböző betegségek különböző mechanizmusok előfordulásának. Vannak ráktípusok, a valószínűsége, amely szorosan kapcsolódik a legtöbb „sikertelen” változatának néhány gént. Egy tipikus példa - a BRCA1 gén. mutációk, amelyek növelhetik a mellrák kockázatát, több alkalommal. Potenciálisan segítségével CRISPR / Cas9 technológia változásokat idézhet elő a genomban a spermium vagy petesejtek, és ezáltal megakadályozza az átviteli mutáns változatait a gén a gyerekeknek.

A probléma az, hogy a legtöbb rák genetika nagyrészt irreleváns, és így genom szerkesztő technológia lesz szinte használhatatlan. Másrészt, vannak olyan súlyos örökletes betegségek magas örökölhetőség, de ez így bonyolult és zavaros, nem egyértelmű, hogy hol és mit kell változtatni a genomban, hogy csökkentse annak kockázatát, hogy előfordulása. Egy tipikus példa - skizofréniás, a kockázat, amelynek úgy véljük, hogy a származtatott 80 százalékkal (ez látható egypetéjű ikrek). Ebben az esetben a molekuláris mechanizmus öröklési skizofrénia, egészen a közelmúltig, teljesen érthetetlen, és csak mostanra világossá vált.

Ha beszélünk a tény, hogy a segítségével CRISPR / Cas9 fogják kezelni az első helyen, ez elsősorban egy egyszerű monogénes betegségek, mint a béta-thalassaemia, cisztás fibrózis vagy vérzékenység.

Mi az újdonság ebben a technológiában, ha a módszerek létrehozásának GM állatok jól ismertek?

Get GMO lehet a különböző módon, beleértve a CRISPR / Cas9 rendszer. Most már ezt a technológiát egyre bionzhenerov. Azonban a régi és az új technológiák, van egy alapvető különbség: irányt vált. Hogy ez egy alapvető különbség CRISPR / Cas9 technológia.

Korábban, annak érdekében, hogy elérjék a kívánt megjelenése az új tulajdonságai a szervezet bioengineers egyszerűen be DNS-konstrukció a sejtekbe. Ugyanazon a helyen a genomban, ahol a design lesz megjósolni lehetetlen volt (kivéve a különleges esetekben, mint például sütőélesztő). Ez vezetett arra a tényre, hogy egyrészt a természetes változata génje megmaradt (ha ott van, természetesen az volt), és csak kiegészíti az új, mesterséges változata.

Ez a módszer alkalmas a előállítására néhány új tulajdonságok, mint például a fokozott növekedési hormon termelését GM-lazac, vagy a szintézis a vitamin a rizsszemek. Azonban, amikor a helyébe egy törött gén helyes másolatát, különösen az emberi DNS-t, egyértelmű, hogy nem irányul - egy nagy mínusz. Továbbá, véletlenszerű inszerció genomjába vezethet elégtelen működését a transzgén - aktivitását bármely gén nukleáris organizmusok függ a környezetétől, a helyi kromatin struktúrát. Ezért, a transzgén fogott egy szerencsétlen darab a genom lehet egyszerűen kikapcsolható, vagy ellenkezőleg, túl aktív. Ellentétben a régi módszerek CRISPR / Cas9 technológia lehetővé teszi, hogy ne csak egy új szekvenciát a DNS, és helyette egy régebbi változata egy újat.

És hogyan működik?

Két szakaszban történik. Első különleges nukleáz (m. E. Enzyme belsejében DNS) teszi kétszálú rés a kívánt helyzetben a genomban. Ez az oldal-nukleázzal egy rövid bemutatása RNS (kiválasztva tudósok), amelynek a szekvenciája az akár egybeesik a kívánt betű szekvenciát a genomban. Miután bemutatta rés benne belső mechanizmusok sejtek, az úgynevezett rendszer-helyreállító.

Meg kell értenünk, hogy a megjelenése kettős szálú törések DNS - ez egy vészhelyzet minden cellában. A rés vezet mutációk és még fenyegeti a genom integritását. Ezért vannak olyan speciális fehérjéket, amelyek „laza végek” a genomban és a ravaszt reakció „fix”. A különbség természetesen egyszerűen ragasztható vissza, de ez tele van veszteség több „betűk” a felület, és ennek eredményeként, tolja a leolvasási keretet és a teljes leállás a gén. Ezért a cellakeresés jellemzően inkább egy hasonló szekvencia közel a genomban, és használni, mint egy minta helyreállítására a megfelelő sorrendben a helyszínen törés. Itt van, hogy az enzimek lök a variáns DNS, amely azt akarjuk, hogy helyettesítsék a természetes szekvenciát.

homológ rekombinációs rendszer ismert, mivel a 70-es években a múlt század, amelyek új CRISPR / Cas9 technológia?

genom szerkesztési módszer CRISPR / Cas9, legalábbis a formában, hogy létezik most, nem befolyásolja a természetes mechanizmusa rekombináció - a szünet után bevezetett, felváltva a DNS fordul elő természetes mechanizmusa miatt.

A komplexitás a szerkesztő a genom eddig volt, hogy ezt a szünetet. Azt meg kell jelennie egy telephelyen a genom és sehol máshol - éppen azért, mert az ilyen folytonossági kialakulásához vezet a mutációk. Összehasonlításképpen, az emberi genom mérete körülbelül hárommilliárd nukleotidok és RNS útmutató szekvencia, amelynek meg kell találni a helyét a genomban való ültetés, a hossza mintegy húsz-negyven nukleotid. Meglepő, hogy lehetőség van erre. Ha ez nem arról szól, egyetlen sejt, és az egész ruhát génterápia, a feladat még nehezebbé válik, - az összes sejt módosítani kell, de minden csak egyszer.

Megnyitása előtt CRISPR / Cas9 rendszer, a tudósok megpróbálták fejleszteni módját célzó szünetek DNS-t. Például a sok munka ebben az irányban tett korábbi honfitársa, Fjodor Urnov. Ez a racionális tervezés fehérjék, nukleázok, hogy saját (vezető nélkül RNS) egy egyedülálló szekvencia a genomban. A probléma ezekkel a módszerekkel szemben, hogy szükségessé teszi az egyes konkrét feladat saját fehérje, amelyet majd meg kell szintetizálni, elszigetelni, teszt és így tovább. D. munka univerzális nukleázzal és az adott vezető RNS sokkal könnyebb, de a tudósok nem tudtak ilyen lehetőség amíg nem fedezte fel a rendszer bakteriális immunitás.

És hol a baktériumok?

Mert CRISPR / Cas9 technológia, amit úgy egyszerűen egy módja annak, hogy módosítsa a genomba, akkor érdemes egy alapvető és nagyon fontos a modern biológia felfedezése. Ez abban a tényben rejlik, hogy a nagy számú baktérium a genomjában (ahol, úgy tűnik, minden rég érteni) elegáns rendszer adaptív immunitás a vírusok ellen. Ennek alapján a rendszer speciális területeken a genom - rövid palindrom ismétlődések vagy cluster CRISPR (fürtözött Rendszeresen interspaced Rövid palindromásan ismétlődve).

Újrajátszások jogszabály a „polcokon”, amelyek között található a genom „dosszié” a vírus, amely valaha találkozott az ősei a baktériumok. „Dossier” - ez csak egy rövid DNS-fragmensek, amelyek szekvenciája azonos a DNS-vírus genom fragmentumokat. Ha a vírus egybeesik a DNS bejut a baktérium sejt, akkor elég gyorsan felismerte a speciális enzim, nukleáz Cas9. Utolsó keresés a virális DNS alkalmazásával szintetizáltuk CRISPR RNS másolatot.

Ha bármilyen vírus genomja fragmentum pontosan egybeesett hogy rögzítik a „fájl», Cas9 elvágja a DNS, és megkezdi a lánc reakciók, amelyek következtében az egészet megsemmisítik. Általánosságban elmondható, hogy a rendszer hasonlít az RNS interferencia, amely megnyitotta a nukleáris szervezetek tíz évvel korábban, de ez (mint minden eukarióta) lényegesen bonyolultabb és kevésbé hatékony rendszert.

Közelebb a gyakorlatban. Amikor a CRISPR / Cas9 kezelni?

Már kezelt, bár eddig csak laboratóriumi állatokban. Ez év elején, vannak biztató adatok DMD kezelés felnőtt egerekben, a kísérleteket végeztünk három különböző laboratóriumokban függetlenül. Nemrég tudtuk meg a sikeres technológiák alkalmazásának kezelésére súlyos retinitis pigmentosa.

Startup Editas Medicine, szorosan kapcsolódik az úttörők a technológia már vonzott több mint $ 120 millió beruházás (beleértve a Google). A pénzt költenek majd létrehozásának kísérleti kezelés Leber-féle veleszületett vakság típusú tizedik - örökletes vakság által okozott kárt az egyik gén szükséges fényérzékeny sejtek a retina. Klinikai (vagyis emberek) teszteli Editas Medicine ígéretet kezdeni már a jövő évben.

Miért a kínai munka embriók botrányt okozott, és miért a brit hagytuk, hogy csak kutatási célokra? Mi a probléma?

A probléma a hosszú távú hatásai a genom szerkesztési eljárások, amelyek most nehéz megjósolni. Ez úgy hangzik, mint egy értelmetlen vészmadárkodás, általában szájából áradó GMO ellenfelek, de a valóságban a helyzet alapvetően különbözik.

Mi az igazi hatékonyság - a kérdés sokkal bonyolultabb, mint amilyennek látszik, mert ez nagymértékben függ a típusa és jellege a sejtek, amelyek birtokában a szerkesztést. Mi jól működik egerekben nem működik az emberekben. És bár a kutatók nem fog működni a valódi emberi embrió és petesejt az eljárások hatékonysága, és a szint véletlen töréseket csak kitalálta.

És most mi lesz?

A hatékonyság a csere szekvencia növekedés nehezebb lesz, mivel ez teljesen támaszkodik a természetes mechanizmusok homológ rekombináció, de a munka ebben az irányban halad. Azonban, még ha a hatékonyság alacsony marad, és nincs mellékhatása CRISPR / Cas9 technológia még lehet alkalmazni ahhoz, hogy örökölhető változások humán csírasejtvonalakba. Például, akkor megteszi a beteg kötőszöveti sejteket, hogy tartsa szerkeszti a genomban, és csak azokat, ahol a szerkesztési eseménytelen volt. Ezeket a sejteket lehet használni a megszerzéséhez indukált pluripotens őssejtek, amelyek azután megkapja a spermiumok valamint ezek alkalmazása IVF. Ez felveti a saját problémáit, de legalább az állatokon működik ez a technológia.

De minden nem rózsás a CRISPR horizonton. Minél közelebb van a tényleges klinikai alkalmazása a technológia, annál nagyobb a vita tört ki arról, hogy ki kapja tőle jövedelem. Egyes becslések szerint, a költségek a kizárólagos szabadalom a technológia is elérheti több száz millió dollárt (legalábbis ilyen összegek mért mennyisége a kockázati finanszírozás CRISPR / Cas9-start-up). Szabadalmi vita CRISPR / Cas9 ígérkezik hangosabb, mint bármi, amit valaha is történt a szellemi tulajdon területén a biotechnológia.