CRISPR został całym Aktualności w ciągu ostatnich kilku lat, iz powodu. To narzędzie do edycji genów sprawia, że edycja genów jest łatwiejsza i szybsza niż kiedykolwiek, a możliwości, które otworzyło, wykraczają poza ludzkie zdrowie.
być może słyszałeś o ogromnym potencjale CRISPR w leczeniu chorób. Technologia przyspiesza już badania nad przyczynami wszelkiego rodzaju ludzkich chorób. Ponadto trwają badania kliniczne z wykorzystaniem narzędzia do edycji genów w leczeniu chorób od raka po ślepotę i AIDS.
medyczne zastosowania CRISPR znalazły się w centrum uwagi, zwłaszcza po intensywnej krytyce, która wybuchła po tym, jak Chiński naukowiec ujawnił światu narodziny „bliźniaków CRISPR”, pierwszych ludzi, którzy urodzili się z embrionu z modyfikacją genu. Ale technologia oferuje nieskończone (i mniej moralnie wątpliwe) możliwości poza jej zastosowania w zdrowiu człowieka.
rozmawiając z kilkoma graczami na arenie CRISPR, zebrałem listę niezwykłych zastosowań CRISPR, które wyraźnie pokazują potencjał, że technologia edycji genów ma wpływ na wiele różnych branż.
hodowla zwierząt domowych
właściciele zwierząt domowych zawsze chętnie korzystają z najnowszych technologii, aby pomóc swoim zwierzętom towarzyszącym. Usługi badań genetycznych w celu sprawdzenia zdrowia i rasy kotów i psów wzrosły w ciągu ostatnich kilku lat, a technologia CRISPR może wkrótce nastąpić.
narzędzie do edycji genów zostało zaproponowane jako sposób usuwania chorób genetycznych, które obfitują w czystych ras psów. Doskonałym przykładem są dalmatyńczyki, które często posiadają mutację genetyczną, która sprawia, że są podatne na kamienie pęcherza moczowego. Hodowca psów w USA opracował plan naprawy Dalmatyńczyków, choć zwierzęta będą musiały przejść przez przegląd FDA, zanim będą mogły zostać sprzedane.
inne projekty wykorzystujące CRISPR do hodowli zwierząt obejmują tworzenie miniaturowych świń i karpi koi o niestandardowym rozmiarze, kolorze i wzorach.
żywność bez alergii
alergie pokarmowe wpływają na ogromny procent populacji, a w niektórych przypadkach mogą być zagrażające życiu. Z CRISPR, to może być możliwe, aby mleko, jaja lub orzeszki ziemne, które są bezpieczne dla wszystkich do jedzenia. „Istnieją cztery białka w białku jaja, które powodują alergię”, Tim Doran, badacz w australijskim CSIRO, wyjaśnił w podcastu. „Zasadniczo przepisujemy te regiony genu, które są rozpoznawane przez układ odpornościowy i powodują reakcję alergiczną.”
córka Dorana jest uczulona na jaja. „Pokaż mi dziecko, które nie chce mieć tortu urodzinowego w swoje urodziny. To byłby cel-ładny duży tort urodzinowy, który mogłaby mieć, który smakuje całkiem nieźle.”
inna grupa badawcza w Holandii używa CRISPR-Cas9 do modyfikacji DNA pszenicy w celu usunięcia glutenu, dzięki czemu nadaje się do celiakii. Jednak rygorystyczne przepisy UE dotyczące stosowania edycji genów CRISPR w roślinach mogą utrudnić dostrzeżenie tego projektu, przynajmniej w Europie.
magnetofony DNA’
naukowcy z Harvardu wykorzystali CRISPR do stworzenia molekularnego narzędzia o nazwie CAMERA-skrót od CRISPR-mediated analogue multi-event recording apparatus. Narzędzie działa jako rejestrator zdarzeń w życiu komórki, takich jak ekspozycja na antybiotyki, składniki odżywcze, wirusy i światło.
aby to osiągnąć, CRISPR zaprogramowano w komórkach tak, aby specyficzna edycja DNA była dokonywana tylko w obecności sygnału. Licząc liczbę edycji, mogą nawet określić czas trwania i siłę wyzwalacza. System działa zarówno w komórkach bakteryjnych, jak i ludzkich i możliwe jest jednoczesne rejestrowanie wielu rodzajów sygnałów.
w dłuższej perspektywie zmiany te mogą pomóc naukowcom wykryć zanieczyszczenia środowiska w terenie lub śledzić sygnały, które określają, czy komórki macierzyste rosną na neurony, komórki mięśniowe lub inny typ komórek.
ziarna kawy bezkofeinowej
firma w Wielkiej Brytanii o nazwie Tropic Biosciences stworzyła Gen edytowany różnorodność ziaren kawy, które są naturalnie bezkofeinowe. Używając CRISPR, firma była w stanie wyłączyć geny, które sprawiają, że fasola produkuje kofeinę.
ta odmiana może mieć pozytywny wpływ na smak, odżywianie i koszt kawy bezkofeinowej. Obecnie produkcja kawy bezkofeinowej wymaga kosztownego i agresywnego procesu, w którym ziarna są namaczane i gotowane na parze.
„jeśli uprawiasz ziarna bez kofeiny lub z mniejszą ilością kofeiny, możesz osiągnąć produkt końcowy, który jest znacznie bliższy w smaku normalnej kawy i możesz utrzymać większą zawartość bardzo zdrowych związków naturalnie występujących w kawie”, powiedział w wywiadzie Prezes Gilad Gershon.
ekologiczne paliwa
edycja genów może poprawić produkcję biopaliw przez algi. Używając CRISPR-Cas9, firma Synthetic Genomics stworzyła szczepy alg, które wytwarzają dwa razy więcej tłuszczu, który jest następnie wykorzystywany do produkcji biodiesla. W szczególności narzędzie do edycji genów pozwoliło naukowcom znaleźć i usunąć geny, które ograniczają produkcję tłuszczów.
do tej pory algi nie wytwarzały wystarczająco wysokiego poziomu tłuszczu, aby produkcja biodiesla była ekonomicznie opłacalna. Dzięki tej modyfikacji ich wydajność przekształcania CO2 w biopaliwo jest znacznie wyższa. Obecnie firma współpracuje z firmą naftową ExxonMobil, aby osiągnąć cel produkcji 10 000 baryłek biopaliwa z alg dziennie do 2025 roku.
pomidory pikantne
naukowcy z Brazylii i Irlandii używają CRISPR do stworzenia pierwszego pomidora, który jest naturalnie pikantny. Okazuje się, że pomidor ma już wiele genów do produkcji kapsaicyny, związku, który sprawia, że papryka chili jest pikantna. Dzięki ulepszeniom CRISPR naukowcy mogli dać im brakujące geny, aby były pikantne.
papryka Chili jest trudna w uprawie. Wymagają bardzo specyficznych warunków, produkują niespójne poziomy ciepła i mają znacznie niższą wydajność niż pomidory. Dzięki CRISPR łatwiej byłoby uzyskać pikantną kapsaicynę, hodując ją w pomidorach. Naukowcy stworzyli już pierwszą hybrydę pomidora i chili, a wkrótce możemy ich używać do robienia pikantnej salsy.
Zwalczanie szkodników
CRISPR może pomóc nam kontrolować liczbę gatunków zwierząt, które przenoszą choroby zakaźne lub są inwazyjne w danym ekosystemie. Technologia edycji genów może być wykorzystana do tworzenia „napędów genowych”, które zapewniają dziedziczenie modyfikacji genetycznej przez całe potomstwo, rozprzestrzeniając się na populację zwierząt w ciągu kilku pokoleń.
w zeszłym roku naukowcy z Imperial College London w Wielkiej Brytanii udowodnili, że ta technologia może być stosowana przeciwko gatunkom komarów odpowiedzialnych za rozprzestrzenianie się malarii. Wprowadzili gen, który, gdy nosi go ich dwoje rodziców, powstrzymuje samice przed złożeniem jaj. W badaniach z komarami w klatkach populacja została wymazana już po 7 pokoleniach po wprowadzeniu napędu genowego.
naukowcy na całym świecie planują teraz sprawdzić, czy podobne podejście może służyć do walki z inwazyjnymi szczurami, które sieją spustoszenie w ekosystemie wysp z zagrożonymi gatunkami-a nawet do ograniczenia szkód u dzikich kotów w Australii. Istnieją jednak kontrowersje co do tego, czy stosowanie napędów genowych jest etyczne i czy powinny one być zakazane.
szybsze konie wyścigowe
argentyńska firma Kheiron-Biotech edytuje Genom koni wyścigowych, aby rasy były szybsze, silniejsze i lepsze. Dzięki CRISPR naukowcy z firmy byli w stanie zmodyfikować gen kodujący miostatynę, białko, które jest kluczowe dla wzrostu mięśni. Stworzyli zdrowe embriony i spodziewają się, że w tym roku urodzą się pierwsze konie.
w 2013 roku Międzynarodowa Federacja sportów jeździeckich zniosła zakaz uniemożliwiający klonom startowanie w zawodach międzynarodowych. Od tego czasu klonowane konie biorą udział i wygrywają w sportach takich jak polo, a dzięki edycji genów niektórzy spodziewają się, że wezmą udział w Olimpiadzie w przyszłości.
więcej pożywnych ryb
genetycznie zmodyfikowany łosoś, który rośnie dwa razy szybciej są normalne łosoś jest już produkowany w Kanadzie. Wraz z pojawieniem się edycji genów CRISPR naukowcy mogą pójść jeszcze dalej. Grupa badawcza w Norwegii wykorzystała CRISPR-Cas9 do produkcji sterylnego łososia, dzięki czemu rosną lepiej i są mniej podatne na choroby. Powstrzymuje również hodowlę łososia, jeśli uda mu się uciec z zakładów akwakultury.
naukowcy badają teraz cechy, które można poprawić za pomocą CRISPR. „Jesteśmy zainteresowani poprawą genetyki dla lepszego dobrostanu ryb, w tym odporności na choroby”, powiedziała mi Anna Wargelius, kierownik grupy badawczej. W przyszłości technika ta może być również wykorzystana do zwiększenia zawartości kwasów omega-3 w rybach, aby były zdrowsze i bardziej pożywne.
De-extinction
chociaż termin brzmi jak pochodzi z powieści science fiction, nie jest. Naukowcy już pracują nad przywróceniem zwierząt wymarłych. Pierwszym kandydatem jest gołąb pasażerski, niegdyś mieszkaniec lasów Ameryki Północnej.
wykorzystując technologię CRISPR, naukowcy planują wprowadzić geny gołębi pasażerskich do jego współczesnego krewnego-gołębia ogonowego. Hybrydy będą hodowane przez kilka pokoleń, dopóki DNA potomstwa nie będzie pasować do dna wymarłego gatunku. Pierwsza generacja „ożywionych” gołębi ma się wylęgać w 2022 roku.
niedługo po tym, mamuty mogły Grupa z Harvardu pracuje teraz nad przywróceniem mamuta włochatego, który wyginął tysiące lat temu.
ilustracja okładki autorstwa Eleny Resko. Obrazy via . Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w marcu 2019 r.i od tego czasu został zaktualizowany, aby odzwierciedlić zmiany w tej dziedzinie.