CRISPR har varit över nyheterna under de senaste åren och med anledning. Detta genredigeringsverktyg gör genredigering enklare och snabbare än någonsin, och möjligheterna Det har öppnat går långt utöver människors hälsa.
du kanske har hört talas om den enorma potential som CRISPR kan ha vid behandling av sjukdom. Tekniken accelererar redan forskningen om de bakomliggande orsakerna till alla slags mänskliga förhållanden. Dessutom pågår kliniska prövningar med genredigeringsverktyget för att behandla sjukdomar som sträcker sig från cancer till blindhet och AIDS.
de medicinska tillämpningarna av CRISPR har tagit rampljuset, särskilt efter den intensiva kritiken som ökade efter att en kinesisk forskare avslöjade för världen födelsen av ’CRISPR-tvillingar’, de första människorna som föddes från ett genredigerat embryo. Men tekniken erbjuder oändliga (och mindre moraliskt tvivelaktiga) möjligheter utöver dess tillämpningar inom människors hälsa.
när jag pratade med flera spelare på CRISPR-arenan samlade jag en lista över ovanliga tillämpningar av CRISPR som tydligt visar potentialen att genredigeringstekniken måste påverka många olika typer av industrier.
djuruppfödning
djurägare är alltid angelägna om att dra nytta av den senaste tekniken för att hjälpa sina sällskapsdjur. Genetiska testtjänster för att testa hälsa och ras av katter och hundar har ökat under de senaste åren, och CRISPR-tekniken kan snart följa.
genredigeringsverktyget har föreslagits som ett sätt att ta bort de genetiska sjukdomar som finns i överflöd hos rena rashundar. Ett bra exempel är Dalmatiner, som ofta bär en genetisk mutation som gör dem benägna att drabbas av blåsstenar. En hunduppfödare i USA har skapat en plan för att fixa Dalmatiner, även om djuren måste gå igenom FDA-granskning innan de kan säljas.
andra projekt som använder CRISPR för husdjursuppfödning inkluderar skapandet av miniatyrgrisar och koi-Karpar med anpassad storlek, färg och mönster.
allergifria livsmedel
matallergier påverkar en stor andel av befolkningen och kan i vissa fall vara livshotande. Med CRISPR kan det vara möjligt att göra mjölk, ägg eller jordnötter som är säkra för alla att äta. ”Det finns fyra proteiner i äggvita som orsakar allergi”, förklarade Tim Doran, forskare vid Australiens CSIRO, i en podcast. ”Vi skriver i huvudsak om de regioner av genen som känns igen av immunsystemet och orsakar en allergisk reaktion.”
Dorans egen dotter är allergisk mot ägg. ”Visa mig ett barn som inte vill ha en födelsedagstårta på sin födelsedag. Det skulle vara målet – en trevlig stor födelsedagstårta som hon kunde ha som smakar ganska bra.”
en annan forskargrupp i Nederländerna använder CRISPR-Cas9 för att modifiera DNA från vete för att avlägsna gluten, vilket gör det lämpligt för celiacs. EU: s strikta reglering om att använda CRISPR-genredigering i växter kan dock göra det svårt för detta projekt att se ljuset, åtminstone i Europa.
DNA ’bandspelare’
forskare vid Harvard har använt CRISPR för att skapa ett molekylärt verktyg som kallas kamera — kort för CRISPR-medierad analog multi-event recording apparatus. Verktyget fungerar som en inspelare av händelser under en Cells livstid, såsom exponering för antibiotika, näringsämnen, virus och ljus.
för att uppnå detta programmerades CRISPR i celler så att en specifik DNA-redigering endast gjordes i närvaro av signalen. Genom att räkna redigeringshastigheten kan de till och med bestämma utlösarens varaktighet och styrka. Systemet fungerar i både bakteriella och mänskliga celler, och det är möjligt att göra det spela in flera typer av signaler samtidigt.
på lång sikt kan denna utveckling hjälpa forskare att upptäcka miljöföroreningar i fältet eller spåra signalerna som avgör om stamceller växer till neuroner, muskelceller eller en annan celltyp.
koffeinfria kaffebönor
ett företag i Storbritannien som heter Tropic Biosciences har skapat en genredigerad mängd kaffebönor som är naturligt koffeinfria. Med CRISPR har företaget kunnat stänga av generna som gör att bönorna producerar koffein.
denna sort kan ha en positiv inverkan på smak, näring och kostnad för koffeinfritt kaffe. För närvarande kräver produktion av koffeinfritt kaffe en kostsam och aggressiv process där bönorna blötläggs och ångas.
”om du odlar bönorna utan koffein eller med en lägre mängd koffein till att börja med kan du uppnå en slutprodukt som är mycket närmare i smak till normalt kaffe och du kan behålla ett större innehåll av de mycket friska föreningarna som naturligt finns i kaffe”, säger VD Gilad Gershon i en intervju.
grönare bränslen
genredigering kan förbättra produktionen av biobränslen med alger. Med hjälp av CRISPR-Cas9 har företaget Synthetic genomics skapat stammar av alger som producerar dubbelt så mycket fett, som sedan används för att producera biodiesel. I synnerhet tillät genredigeringsverktyget forskare att hitta och ta bort gener som begränsar produktionen av fetter.
hittills producerade alger inte tillräckligt höga fettnivåer för att göra produktionen av biodiesel ekonomiskt lönsam. Med denna modifiering är deras effektivitet att omvandla CO2 till biobränsle mycket högre. Företaget arbetar nu med oljebolaget ExxonMobil för att nå målet att producera 10 000 fat algbiobränsle per dag år 2025.
kryddiga tomater
forskare i Brasilien och Irland använder CRISPR för att skapa den första tomaten som är naturligt kryddig. Det visar sig att tomaten redan bär många av generna för att producera capsaicin, föreningen som gör chilipeppar kryddig. Med tweaks från CRISPR kunde forskarna ge dem de saknade generna för att göra dem kryddiga.
chilipeppar är svåra att odla. De kräver mycket specifika förhållanden, producerar inkonsekventa värmenivåer och har ett mycket lägre utbyte än tomater. Tack vare CRISPR skulle det vara lättare att få det kryddiga capsaicinet genom att odla det i tomater. Forskarna har redan skapat en första hybrid av tomat och chili, och snart nog kan vi använda dem för att göra kryddig salsa.
utrota skadedjur
CRISPR kan hjälpa oss att kontrollera antalet djurarter som överför infektionssjukdomar eller som är invasiva i ett visst ekosystem. Genredigeringstekniken kan användas för att skapa ’gendrivningar’ som säkerställer att en genetisk modifiering kommer att ärvas av alla avkommor och spridas över en djurpopulation över flera generationer.
förra året visade forskare vid Imperial College London, Storbritannien, att denna teknik kunde användas mot de myggarter som är ansvariga för spridningen av malaria. De introducerade en gen som, när deras två föräldrar bär den, hindrar kvinnor från att lägga ägg. I ett försök med burade myggor utplånades befolkningen så snart 7 generationer efter att gendrivningen infördes.
forskare runt om i världen planerar nu att testa om ett liknande tillvägagångssätt kan tjäna till att bekämpa invasiva råttor som orsakar kaos på ekosystemet på öar med hotade arter — och till och med för att begränsa skadorna på vilda katter i Australien. Det finns emellertid kontroverser om användningen av gendrivningar är etisk och om de bör förbjudas.
snabbare tävlingshästar
det argentinska företaget Kheiron-Biotech redigerar genomet av tävlingshästar för att göra raser som är snabbare, starkare och bättre hoppare. Tack vare CRISPR kunde forskare vid företaget modifiera genen som kodar för myostatin, ett protein som är avgörande för muskeltillväxten. De har producerat friska embryon och de förväntar sig att de första hästarna ska födas i år.
år 2013 upphävde International Federation for Equestrian Sports ett förbud som hindrar klonade hästar från att tävla i internationella tävlingar. Sedan dess har klonade hästar deltagit och vunnit på sporter som polo, och med genredigering förväntar sig vissa att se dem delta i OS i framtiden.
mer näringsrik fisk
genetiskt modifierad lax som växer dubbelt så snabbt är normal lax produceras redan i Kanada. Med tillkomsten av CRISPR-genredigering kunde forskare gå ännu längre. En forskargrupp i Norge har använt CRISPR-Cas9 för att producera steril lax, vilket gör att de växer bättre och blir mindre benägna att bli sjuka. Det stoppar också laxen från avel om den lyckas fly från vattenbruksanläggningarna.
forskarna undersöker nu egenskaper som kan förbättras med CRISPR. ”Vi är intresserade av att förbättra genetiken för fiskens bättre välfärd, inklusive sjukdomsresistens”, berättade Anna Wargelius, ledare för forskargruppen. I framtiden kan tekniken också användas för att förbättra omega-3-innehållet i fisken för att göra den friskare och mer näringsrik.
De-utrotning
även om termen låter som om den kommer från en science fiction-roman, är det inte. Forskare arbetar redan med att få tillbaka djur som är utdöda. Den första kandidaten är passagerarduvan, en gång bosatt i nordamerikanska skogar.
med hjälp av CRISPR-teknik planerar forskare att introducera gener från passagerarduvorna till sin moderna släkting — bandsvansduvan. Hybriderna kommer att uppfödas i flera generationer tills avkommans DNA matchar den för den utdöda arten. Den första generationen av ’återupplivade’ duvor förväntas kläckas 2022.
inte långt efter kunde mammuter följa. En grupp vid Harvard arbetar nu med att få tillbaka den ulliga mammuten som utrotades för tusentals år sedan.
omslagsillustration av Elena Resko. Bilder via . Denna artikel publicerades ursprungligen i mars 2019 och har sedan dess uppdaterats för att återspegla förändringar i fältet.