CRISPR a fost peste tot în știri în ultimii ani și cu rațiune. Acest instrument de editare a genelor face editarea genelor mai ușoară și mai rapidă ca niciodată, iar posibilitățile pe care le-a deschis depășesc cu mult sănătatea umană.
s-ar putea să fi auzit de potențialul imens pe care CRISPR îl poate avea în tratarea bolilor. Tehnologia accelerează deja cercetarea asupra cauzelor care stau la baza tuturor tipurilor de condiții umane. În plus, sunt în curs de desfășurare studii clinice care utilizează instrumentul de editare a genelor pentru tratarea bolilor, de la cancer la orbire și SIDA.
aplicațiile medicale ale CRISPR au luat lumina reflectoarelor, mai ales după criticile intense care au apărut după ce un om de știință chinez a dezvăluit lumii nașterea ‘gemenilor CRISPR’, primii oameni care s-au născut dintr-un embrion modificat genetic. Dar tehnologia oferă posibilități nesfârșite (și mai puțin discutabile din punct de vedere moral) dincolo de aplicațiile sale în sănătatea umană.
vorbind cu mai mulți jucători din arena CRISPR, am adunat o listă de aplicații neobișnuite ale CRISPR care arată în mod clar potențialul pe care tehnologia de editare a genelor îl are de a afecta multe tipuri diferite de industrii.
creșterea animalelor de companie
proprietarii de animale de companie sunt întotdeauna dornici să profite de cele mai noi tehnologii pentru a-și ajuta animalele de companie. Serviciile de testare genetică pentru a testa sănătatea și rasa pisicilor și câinilor au crescut în ultimii ani, iar tehnologia CRISPR ar putea urma în curând.
instrumentul de editare a genelor a fost propus ca o modalitate de eliminare a bolilor genetice care abundă la câinii de rasă pură. Un exemplu excelent sunt Dalmațienii, care poartă adesea o mutație genetică care îi face predispuși să sufere de pietre ale vezicii urinare. Un crescător de câini din SUA a elaborat un plan pentru a repara Dalmațienii, deși animalele vor trebui să treacă prin revizuirea FDA înainte de a putea fi vândute.
alte proiecte care utilizează CRISPR pentru creșterea animalelor de companie includ crearea de porci miniaturali și de crapuri koi cu dimensiuni, culori și modele personalizate.
alimente fără alergii
alergiile alimentare afectează un procent imens din populație și pot pune viața în pericol în unele cazuri. Cu CRISPR, ar putea fi posibil să se facă lapte, ouă sau arahide care sunt sigure pentru toată lumea să mănânce. „Există patru proteine în albușul de ou care provoacă alergii”, a explicat Tim Doran, cercetător la CSIRO din Australia, într-un podcast. „În esență, rescriem acele regiuni ale genei care sunt recunoscute de sistemul imunitar și provoacă o reacție alergică.”
fiica lui Doran este alergică la ouă. „Arată-mi un copil care nu vrea să aibă un tort de ziua lor. Asta ar fi scopul-un tort frumos mare ziua de nastere pe care ea ar putea avea, care are un gust destul de bun.”
un alt grup de cercetare, din Olanda, folosește CRISPR-Cas9 pentru a modifica ADN-ul grâului pentru a elimina glutenul, făcându-l potrivit pentru celiaci. Cu toate acestea, reglementarea strictă a UE privind utilizarea editării genelor CRISPR în plante ar putea îngreuna acest proiect să vadă lumina, cel puțin în Europa.
magnetofoane ADN’
oamenii de știință de la Harvard au folosit CRISPR pentru a crea un instrument molecular numit aparat de înregistrare multi — eveniment analogic mediat de CRISPR. Instrumentul acționează ca un înregistrator al evenimentelor din durata de viață a unei celule, cum ar fi expunerea la antibiotice, nutrienți, viruși și lumină.
pentru a realiza acest lucru, CRISPR a fost programat în celule, astfel încât o modificare ADN specifică a fost făcută numai în prezența semnalului. Prin numărarea ratei de modificări, acestea pot determina chiar durata și puterea declanșatorului. Sistemul funcționează atât în celulele bacteriene, cât și în cele umane și este posibil să se înregistreze simultan mai multe tipuri de semnale.
pe termen lung, aceste evoluții ar putea ajuta oamenii de știință să detecteze poluanții de mediu din domeniu sau să urmărească semnalele care determină dacă celulele stem cresc pentru a fi neuroni, celule musculare sau alt tip de celule.
boabe de cafea decofeinizate
o companie din Marea Britanie numită Tropic Biosciences a creat o varietate de gene editate de boabe de cafea care sunt în mod natural decofeinizate. Folosind CRISPR, compania a reușit să oprească genele care fac ca boabele să producă cofeină.
acest soi ar putea avea un impact pozitiv asupra aromei, nutriției și costului cafelei decofeinizate. În prezent, producerea cafelei decofeinizate necesită un proces costisitor și agresiv în care boabele sunt înmuiate și aburite.
„dacă cultivați boabele fără cofeină sau cu o cantitate mai mică de cofeină pentru început, atunci puteți obține un produs final care are un gust mult mai apropiat de cafeaua normală și puteți menține un conținut mai mare de compuși foarte sănătoși care se găsesc în mod natural în cafea”, a spus CEO-ul Gilad Gershon într-un interviu.
combustibili mai ecologici
editarea genelor ar putea îmbunătăți producția de biocombustibili de către alge. Folosind CRISPR-Cas9, compania Synthetic Genomics a creat tulpini de alge care produc de două ori mai multă grăsime, care este apoi utilizată pentru a produce biodiesel. În special, instrumentul de editare a genelor a permis oamenilor de știință să găsească și să elimine genele care limitează producția de grăsimi.
până în prezent, algele nu produceau niveluri suficient de ridicate de grăsimi pentru a face producția de biodiesel viabilă din punct de vedere economic. Cu această modificare, eficiența lor de conversie a CO2 în biocombustibil este mult mai mare. Compania lucrează acum cu compania petrolieră ExxonMobil pentru a atinge obiectivul de a produce 10.000 de barili de biocombustibil de alge pe zi până în 2025.
roșii picante
oamenii de știință din Brazilia și Irlanda folosesc CRISPR pentru a crea prima roșie care este picantă în mod natural. Se pare că roșia poartă deja multe dintre gene pentru a produce capsaicină, compusul care face ardei iute picant. Cu trucuri de la CRISPR, cercetătorii le-ar putea da genele lipsă pentru a le face picante.
ardeii iute sunt greu de cultivat. Acestea necesită condiții foarte specifice, produc niveluri inconsistente de căldură și au un randament mult mai mic decât roșiile. Datorită CRISPR, ar fi mai ușor să obțineți capsaicina picantă cultivând-o în roșii. Cercetătorii au creat deja un prim hibrid de roșii și chili și, în curând, s-ar putea să le folosim pentru a face salsa picantă.
eradicarea dăunătorilor
CRISPR ne-ar putea ajuta să controlăm numărul de specii de animale care transmit boli infecțioase sau care sunt invazive într-un anumit ecosistem. Tehnologia de editare a genelor poate fi utilizată pentru a crea ‘unități genetice’ care asigură că o modificare genetică va fi moștenită de toți descendenții, răspândindu-se în întreaga populație de animale de-a lungul mai multor generații.
anul trecut, cercetătorii de la Imperial College London, Marea Britanie, au dovedit că această tehnologie ar putea fi utilizată împotriva speciilor de țânțari care sunt responsabile de răspândirea malariei. Au introdus o genă care, atunci când cei doi părinți o poartă, oprește femelele să depună ouă. Într-un studiu cu țânțari în cuști, populația a fost ștearsă imediat după 7 generații de la introducerea unității genetice.
cercetătorii din întreaga lume intenționează acum să testeze dacă o abordare similară ar putea servi la combaterea șobolanilor invazivi care fac ravagii asupra ecosistemului insulelor cu specii pe cale de dispariție — și chiar să limiteze daunele pisicilor sălbatice din Australia. Cu toate acestea, există controverse cu privire la faptul dacă utilizarea unităților genetice este etică și dacă acestea ar trebui interzise.
cai de curse mai rapide
compania argentiniană Kheiron-Biotech editează genomul cailor de curse pentru a face rase care sunt jumperi mai rapizi, mai puternici și mai buni. Datorită CRISPR, cercetătorii de la companie au reușit să modifice codificarea genei pentru miostatină, o proteină care este crucială pentru creșterea mușchilor. Au produs embrioni sănătoși și se așteaptă ca primii cai să se nască anul acesta.
în 2013, Federația Internațională pentru sporturi ecvestre a ridicat o interdicție care împiedica caii clonați să concureze în competiții internaționale. De atunci, caii clonați au participat și au câștigat la sporturi precum polo, iar cu editarea genelor unii se așteaptă să-i vadă participând la Jocurile Olimpice în viitor.
pești mai nutritivi
somon modificat genetic care creste de doua ori mai repede sunt somon normal este deja produs în Canada. Odată cu apariția editării genelor CRISPR, oamenii de știință ar putea merge și mai departe. Un grup de cercetare din Norvegia a folosit CRISPR-Cas9 pentru a produce somon steril, ceea ce îi face să crească mai bine și să fie mai puțin predispuși să se îmbolnăvească. De asemenea, oprește reproducerea somonului dacă reușește să scape de instalațiile de acvacultură.
cercetătorii investighează acum trăsături care ar putea fi îmbunătățite folosind CRISPR. „Suntem interesați să îmbunătățim genetica pentru o mai bună bunăstare a peștilor, inclusiv rezistența la boli”, mi-a spus Anna Wargelius, liderul grupului de cercetare. În viitor, tehnica ar putea fi folosită și pentru a spori conținutul de omega-3 al peștilor pentru a-l face mai sănătos și mai hrănitor.
De-extincție
deși termenul pare să provină dintr-un roman science fiction, nu este. Oamenii de știință lucrează deja la readucerea animalelor dispărute. Primul candidat este porumbelul pasager, cândva locuitor al pădurilor din America de Nord.
folosind tehnologia CRISPR, cercetătorii intenționează să introducă gene de la porumbeii pasageri în ruda sa modernă-porumbelul cu coadă de bandă. Hibrizii vor fi crescuți timp de mai multe generații până când ADN-ul descendenților se va potrivi cu cel al speciilor dispărute. Prima generație de porumbei reînviați este așteptată să eclozeze în 2022.
nu după mult timp, mamuții ar putea urma. Un grup de la Harvard lucrează acum la readucerea mamutului lânos care a dispărut cu mii de ani în urmă.
Ilustrație de copertă de Elena Resko. Imagini prin . Acest articol a fost publicat inițial în martie 2019 și de atunci a fost actualizat pentru a reflecta schimbările din domeniu.