Знаем, че технологиите се развиват с все по-бързи темпове. Това важи и за света на биологията и генетиката. В този случай много хора не знаят какво е CRISPR или за какво се използва. Това е техника за редактиране на гени, която, накратко, изрязва и поставя гени. Тя е открита преди доста време и вече показва обещаващи резултати при лечението на различни заболявания и неразположения.
В тази статия ще ви разкажем какво е CRISPR, какви са неговите характеристики и как този тип технология се използва в генетиката и биологията.
Какво е CRISPR
CRISPR е акроним за Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Това е механизъм, който бактериите използват, за да се защитят срещу вируси и други мобилни генетични елементи, които се опитват да нахлуят в клетките им.
Начинът, по който работи CRISPR, е много интересен. Първо, бактериите включват фрагменти от вирусна ДНК в собствената си ДНК, като вид „имунологична памет “. Тези фрагменти се наричат спейсъри. След това, когато вирус се опитва да зарази бактериална клетка, бактерията произвежда водеща РНК, която се свързва с протеинов комплекс, наречен Cas, който разрязва и унищожава вирусната ДНК. Водещата РНК се създава от информацията, съдържаща се в спейсърите, което позволява на бактерията да „запомни“ вирусите, с които се е сблъсквала преди това.
Тази форма на бактериална имунна защита е използвана за разработване на високопрецизни инструменти за редактиране на гени. Най-популярната техника е CRISPR-Cas9 , която използва модифицирана версия на протеина Cas9 за разрязване на ДНК на определено място. След това могат да се правят промени в ДНК, като например добавяне или изтриване на гени или коригиране на мутации.
Предимства на технологията CRISPR
Голямото предимство на технологията CRISPR е нейната прецизност. Водещата РНК може да бъде проектирана да се свързва със специфична ДНК последователност, което означава, че редактирането се извършва само на желаното място. Освен това техниката е много по-бърза и по-евтина от предишните техники за редактиране на гени.
Въпреки че технологията CRISPR е доста обещаваща, тя повдига и етични въпроси и въпроси, свързани с безопасността. Генното редактиране може да се използва за лечение на генетични заболявания, но може да се използва и за създаване на „дизайнерски“ бебета или за извършване на промени в зародишната линия, които се предават на бъдещите поколения. Освен това, грешките в процеса на редактиране могат да имат непредсказуеми последици, като например причиняване на рак или други заболявания. Много хора го обсъждат по-скоро като „игра на Бог“.
генно редактиране
В природата организмите имат генетична информация, която контролира растежа им. Генното редактиране е група от техники, които могат да се използват за промяна на ДНК на организма за различни цели. Важно е да се отбележи, че редактирането не е същото като генетичната модификация. Първо, не се използва ДНК от други видове, както при модификацията.
Биогенетиката, известна още като генно инженерство, е дисциплина, която съчетава биология и генетика с приложения в областта на биотехнологиите. Генното редактиране е процес, чрез който парчето ДНК, насочено към модификация, се открива , отстранява и заменя с ново парче. Възможно е също така, след като проблемните фрагменти бъдат отстранени, клетъчният механизъм да поеме контрола и да поправи самата последователност. С тези техники учените могат да добавят, премахват или променят ДНК, както е необходимо, за да постигнат желаните цели.
Така CRISPR е иновативна технология за редактиране на гени, която разчита на способността на Cas протеините да разцепват ДНК в присъствието на подходяща разпознаваща РНК. Тъй като РНК може да се синтезира в лаборатория, възможностите за редактиране са почти неограничени.
Основни приложения
Технологията CRISPR се използва за въвеждане на промени в генома с изключителна прецизност. В основното му приложение имаме следното:
- медицински приложения, като опити за елиминиране на ХИВ или за лечение на заболявания като мускулна дистрофия на Дюшен, болест на Хънтингтън, аутизъм, прогерия, кистозна фиброза, тройно негативен рак или синдром на Ангелман. Изследванията също се опитват да определят дали може да се използва като диагностичен тест за откриване на
- Бори се с инфекциозни заболявания, предавани от насекомикато малария, зика, денга, чикунгуня или жълта треска.
- Растителна биотехнология. Технологията CRISPR може да се използва за производство на сортове растения, които са по-добре адаптирани към околната среда, устойчиви на суша или вредители, което е свързано с изследвания на семена, които са устойчиви на изменението на климата. Органолептичните свойства могат да бъдат модифицирани, включително физикохимичните свойства, за да бъдат по-подходящи за консумация от човека.
В животинските технологии може да се използва за въвеждане на подобрения на видовете, например за създаване на стада, устойчиви на типични заболявания. Понастоящем няма одобрени CRISPR технологии за лечение на заболявания, причинени от един ген, които теоретично биха могли да бъдат излекувани чрез това редактиране на гени. Поради тази причина медицинските приложения са по-скоро теоретична, отколкото практическа област и в момента имат експериментална основа.
CRISPR и биоетика
Технологията за генно редактиране CRISPR представлява няколко биоетични предизвикателства. Въпреки че основните ѝ приложения са положителни, някои пречки могат да бъдат преодолени, като тази рентабилна технология бъде достъпна за всички.
Що се отнася до приложенията за редактиране на гени в първичната промишленост, селското стопанство и животновъдството, те са положителни, стига да са предназначени да бъдат полезни за хората. Разбира се, необходимо е да се анализира всеки случай поотделно. Например манипулирането на растителни видове, за да бъдат устойчиви на вредители, е от огромен човешки интерес.
От друга страна, ако обмисляме интервенции в екосистемите, трябва да бъдем по-предпазливи, тъй като всяка неочаквана промяна може да доведе до сериозни или неконтролируеми проблеми.
По отношение на медицинските приложения, използването на технология за генно редактиране при хора изисква много високи гаранции за безопасност и може да се използва само за заболявания, за които понастоящем няма ефективно лечение, или за заболявания, които понастоящем имат значителни странични ефекти. И накрая, генното редактиране на ембриони не е оправдано от научна или етична гледна точка.