CRISPR on ollut viime vuosina uutisissa, ja syystäkin. Tämä geenieditointityökalu tekee geenieditoinnista helpompaa ja nopeampaa kuin koskaan, ja sen avaamat mahdollisuudet ylittävät selvästi ihmisten terveyden.
olet ehkä kuullut CRISPR: n valtavasta potentiaalista sairauksien hoidossa. Teknologia kiihdyttää jo tutkimusta kaikenlaisten ihmisten sairauksien perimmäisistä syistä. Lisäksi käynnissä on kliinisiä kokeita, joissa käytetään geenimuokkaustyökalua syövän, sokeuden ja aidsin sairauksien hoitoon.
CRISPR: n lääketieteelliset sovellukset ovat nousseet valokeilaan, erityisesti sen jälkeen, kun eräs kiinalainen tiedemies oli paljastanut maailmalle ”CRISPR Twinsin” syntymän. Mutta teknologia tarjoaa loputtomasti (ja vähemmän moraalisesti kyseenalaisia) mahdollisuuksia, jotka ylittävät sen sovellutukset ihmisten terveyteen.
keskustellessani useiden CRISPR-areenan toimijoiden kanssa keräsin listan CRISPR: n epätavallisista sovelluksista, jotka osoittavat selvästi geenieditointitekniikan vaikutuksen moniin eri toimialoihin.
Lemmikkien kasvatus
lemmikkien omistajat ovat aina innokkaita hyödyntämään uusimpia teknologioita auttaakseen seuraeläimiään. Kissojen ja koirien terveyttä ja rotua testaavat geenitestauspalvelut ovat lisääntyneet viime vuosina, ja CRISPR-tekniikka saattaa pian seurata perässä.
geenimuokkaustyökalua on ehdotettu tavaksi poistaa puhdasrotuisilla koirilla runsaasti esiintyviä geneettisiä sairauksia. Hyvä esimerkki ovat Dalmatialaiset, joilla on usein geneettinen mutaatio, joka tekee heistä alttiita kärsimään rakkokivistä. Koirankasvattaja Yhdysvalloissa on laatinut suunnitelman korjata Dalmatialaiset, vaikka eläimet on käytävä läpi FDA tarkistaa ennen kuin ne voidaan myydä.
muita projekteja, joissa CRISPR: ää käytetään Lemmikkien kasvatukseen, ovat miniatyyrisikojen ja koikarppien luominen, joissa on mukautettu koko, väri ja kuviot.
Allergiatuotteet
ruoka-aineallergiat vaikuttavat valtavaan osaan väestöstä, ja ne voivat joissakin tapauksissa olla hengenvaarallisia. CRISPR: n avulla voisi tehdä maitoa, kananmunia tai pähkinöitä, jotka ovat kaikille turvallisia syödä. ”Munanvalkuaisen sisällä on neljä proteiinia, jotka aiheuttavat allergiaa”, australialaisen CSIRO-tutkimuslaitoksen tutkija Tim Doran kertoi podcastissa. ”Me pohjimmiltaan uudelleenkirjoitamme ne geenin alueet, jotka immuunijärjestelmä tunnistaa ja jotka aiheuttavat allergisen reaktion.”
Doranin oma tytär on allerginen kananmunille. ”Näytä minulle lapsi, joka ei halua syntymäpäiväkakkua syntymäpäivänään. Se olisi tavoite-kiva iso syntymäpäiväkakku, että hänellä voisi olla, joka maistuu aika hyvältä.”
toinen alankomaalainen tutkimusryhmä käyttää CRISPR-Cas9: ää vehnän DNA: n muokkaamiseen gluteenin poistamiseksi, jolloin se sopii keliaakikoille. EU: n tiukka sääntely CRISPR-geenieditoinnin käytöstä kasveissa saattaa kuitenkin vaikeuttaa hankkeen näkyvyyttä ainakin Euroopassa.
DNA: n nauhurit’
Harvardin tutkijat ovat käyttäneet CRISPR: ää luodakseen molekyylityökalun nimeltä CAMERA — short CRISPR-välitteiselle analogiselle monitapahtumien tallennuslaitteelle. Työkalu tallentaa solun eliniän tapahtumia, kuten altistumista antibiooteille, ravintoaineille, viruksille ja valolle.
tämän saavuttamiseksi CRISPR ohjelmoitiin soluihin niin, että tietty DNA-muokkaus tehtiin vain signaalin läsnä ollessa. Laskemalla muokkausnopeuden he voivat jopa määrittää laukaisun keston ja voimakkuuden. Järjestelmä toimii sekä bakteeri-että ihmissoluissa, ja se on mahdollista saada tallentamaan useita erilaisia signaaleja samanaikaisesti.
pitkällä aikavälillä tämä kehitys voisi auttaa tutkijoita havaitsemaan ympäristösaasteita kentällä tai seuraamaan signaaleja, jotka määrittävät, kasvavatko kantasolut neuroneiksi, lihassoluiksi vai muuksi solutyypiksi.
kofeiinittomat kahvipavut
Brittiläinen yritys nimeltä Tropic Biosciences on luonut geenimuunnellun valikoiman kahvipapuja, jotka ovat luonnostaan kofeiinittomia. CRISPR: n avulla yhtiö on pystynyt sammuttamaan geenit, jotka saavat pavut tuottamaan kofeiinia.
tällä lajikkeella voi olla myönteinen vaikutus kofeiinittoman kahvin makuun, ravitsemukseen ja hintaan. Kofeiinittoman kahvin valmistaminen vaatii tällä hetkellä kallista ja aggressiivista prosessia, jossa pavut liotetaan ja höyrytetään.
”jos kasvatat pavut ilman kofeiinia tai pienemmällä määrällä kofeiinia aluksi, voit saavuttaa lopputuotteen, joka on paljon lähempänä makua normaaliin kahviin, ja voit säilyttää suuremman sisällön erittäin terveellisistä yhdisteistä, joita luonnollisesti löytyy kahvista”, toimitusjohtaja Gilad Gershon sanoi haastattelussa.
vihreämmät polttoaineet
Geenieditoinnilla voitaisiin parantaa levien tuottamaa biopolttoainetta. CRISPR-Cas9: n avulla Synthetic Genomics-yhtiö on luonut leväkantoja, jotka tuottavat kaksi kertaa enemmän rasvaa, jota sitten käytetään biodieselin tuottamiseen. Erityisesti geenien muokkaustyökalun avulla tutkijat pystyivät löytämään ja poistamaan rasvojen tuotantoa rajoittavia geenejä.
tähän asti levät eivät tuottaneet niin paljon rasvaa, että biodieselin tuotanto olisi ollut taloudellisesti kannattavaa. Tällä muutoksella niiden tehokkuus muuntaa hiilidioksidia biopolttoaineeksi on paljon suurempi. Yhtiö pyrkii nyt yhdessä öljy-yhtiö ExxonMobilin kanssa saavuttamaan tavoitteen tuottaa 10 000 barrelia leväbiopolttoainetta päivässä vuoteen 2025 mennessä.
mausteiset tomaatit
tutkijat Brasiliassa ja Irlannissa käyttävät CRISPR luoda ensimmäinen tomaatti, joka on luonnollisesti mausteinen. On käynyt ilmi, että tomaatissa on jo monia geenejä, jotka tuottavat kapsaisiinia, yhdistettä, joka tekee chilipippureista tulisia. CRISPR: n hienosäädöllä tutkijat voisivat antaa heille puuttuvat geenit mausteisiksi.
chilipaprikat ovat vaikeasti kasvatettavia. Ne vaativat hyvin tarkat olosuhteet, tuottavat epäjohdonmukaista lämpöä ja niiden sato on paljon alhaisempi kuin tomaateilla. CRISPR: n ansiosta mausteista kapsaisiinia olisi helpompi saada kasvattamalla sitä tomaateissa. Tutkijat ovat jo luoneet ensimmäisen tomaatin ja chilin hybridin, ja pian saatamme käyttää niitä mausteisen salsan valmistukseen.
tuholaisten hävittäminen
CRISPR voisi auttaa meitä hallitsemaan sellaisten eläinlajien määrää, jotka levittävät tartuntatauteja tai ovat invasiivisia tietyssä ekosysteemissä. Geenieditointitekniikkaa voidaan käyttää luomaan ”geenimuunnoksia”, joilla varmistetaan, että kaikki jälkeläiset perivät geenimuunnoksen ja leviävät koko eläinpopulaatioon useiden sukupolvien ajan.
viime vuonna Brittiläisen Imperial College Londonin tutkijat osoittivat, että tätä teknologiaa voitaisiin käyttää malarian leviämisestä vastuussa olevaa hyttyslajia vastaan. He ottivat käyttöön geenin,joka estää naaraita munimasta. Häkkihyttysillä tehdyssä kokeessa populaatio hävitettiin heti 7 sukupolven kuluttua geenimuunnoksen käyttöönotosta.
tutkijat ympäri maailmaa aikovat nyt testata, voisiko vastaava lähestymistapa auttaa torjumaan tulokasrotat, jotka tekevät tuhoa uhanalaisten lajien saarten ekosysteemissä — ja jopa rajoittamaan villikissojen tuhoja Australiassa. Kiistellään kuitenkin siitä, onko geenimanipulaatioiden käyttö eettistä ja pitäisikö ne kieltää.
nopeammat kilpahevoset
Argentiinalainen yritys Kheiron-Biotech muokkaa kilpahevosten perimää tehdäkseen roduista nopeampia, vahvempia ja parempia hyppääjiä. CRISPR: n ansiosta yrityksen tutkijat pystyivät muokkaamaan myostatiinin, lihasten kasvulle ratkaisevan proteiinin, geeniä koodaavaa geeniä. He ovat tuottaneet terveitä alkioita ja odottavat ensimmäisten hevosten syntyvän tänä vuonna.
Kansainvälinen Ratsastajainliitto kumosi vuonna 2013 kiellon, joka esti kloonattuja hevosia kilpailemasta kansainvälisissä kilpailuissa. Siitä lähtien kloonatut hevoset ovat osallistuneet ja voittaneet poolon kaltaisissa urheilulajeissa, ja geenimuokkauksen avulla jotkut odottavat näkevänsä niiden osallistuvan olympialaisiin tulevaisuudessa.
ravinteikkaammat kalat
muuntogeeninen lohi, joka kasvaa kaksi kertaa nopeammin kuin tavallinen lohi, tuotetaan jo Kanadassa. CRISPR-geenieditoinnin myötä tutkijat voisivat mennä vielä pidemmälle. Norjalainen tutkimusryhmä on käyttänyt CRISPR-Cas9: ää steriilien lohien tuottamiseen, jolloin ne kasvavat paremmin ja sairastuvat vähemmän. Se myös estää lohen lisääntymisen, jos se onnistuu pakenemaan vesiviljelylaitoksista.
tutkijat tutkivat nyt ominaisuuksia, joita voisi parantaa CRISPR: n avulla. ”Olemme kiinnostuneita parantamaan genetiikkaa kalojen hyvinvoinnin parantamiseksi, mukaan lukien taudinkestävyys”, tutkimusryhmän johtaja Anna Wargelius kertoi. Tulevaisuudessa tekniikkaa voitaisiin käyttää myös kalan omega-3-pitoisuuden parantamiseen, jotta se olisi terveellisempää ja ravitsevampaa.
de-extinction
vaikka termi kuulostaa siltä, että se tulee tieteisromaanista, se ei ole. Tutkijat pyrkivät jo tuomaan sukupuuttoon kuolleita eläimiä takaisin. Ensimmäisenä ehdokkaana on kyykyyhky, joka aikoinaan asui pohjoisamerikkalaisissa metsissä.
CRISPR-tekniikan avulla tutkijat aikovat tuoda kyykyyhkyjen geenejä sen nykyiseen sukulaiseen, nauhahäntäkyyhkyyn. Risteymiä kasvatetaan useita sukupolvia, kunnes jälkeläisten DNA vastaa sukupuuttoon kuolleen lajin DNA: ta. Ensimmäisen ”elvytetyn” kyyhkysukupolven odotetaan kuoriutuvan vuonna 2022.
pian tämän jälkeen mammutit saattoivat seurata perässä. Ryhmä Harvardissa työskentelee nyt tuodakseen takaisin villamammutin, joka kuoli sukupuuttoon tuhansia vuosia sitten.
kansikuvitus Elena Resko. Kuvia kautta . Juttu on julkaistu alun perin maaliskuussa 2019 ja sitä on sittemmin päivitetty vastaamaan alan muutoksia.