Znamo da tehnologija napreduje sve većom brzinom. To važi i za svijet biologije i genetike. U ovom slučaju, mnogi ljudi ne znaju šta je CRISPR ili za šta se koristi. To je tehnika uređivanja gena koja, ukratko, reže i lijepi gene. Otkrivena je prije nekog vremena i već pokazuje obećavajuće rezultate u liječenju raznih bolesti i tegoba.
U ovom članku ćemo vam reći šta je CRISPR, koje su njegove karakteristike i kako se ova vrsta tehnologije koristi u genetici i biologiji.
Šta je CRISPR?
CRISPR je akronim za Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Ovo je mehanizam koji bakterije koriste za odbranu od virusa i drugih mobilnih genetskih elemenata koji pokušavaju da napadnu njihove stanice.
Način na koji CRISPR funkcioniše je veoma zanimljiv. Prvo, bakterije ugrađuju fragmente virusne DNK u svoju vlastitu DNK, kao vrstu "imunološke memorije ". Ovi fragmenti se nazivaju razmaknici. Zatim, kada virus pokuša zaraziti bakterijsku ćeliju, bakterija proizvodi vodičku RNK koja se veže za proteinski kompleks pod nazivom Cas, koji reže i uništava virusnu DNK. Vodička RNK se stvara iz informacija sadržanih u razmaknicima, omogućavajući bakteriji da "zapamti" viruse s kojima se ranije susrela.
Ovaj oblik bakterijske imunološke odbrane korišten je za razvoj visoko preciznih alata za uređivanje gena. Najpopularnija tehnika je CRISPR-Cas9 , koja koristi modificiranu verziju proteina Cas9 za rezanje DNK na određenoj lokaciji. Zatim se mogu napraviti promjene na DNK, kao što su dodavanje ili brisanje gena ili ispravljanje mutacija.
Prednosti CRISPR tehnologije
Velika prednost CRISPR tehnologije je njena preciznost. Vodeća RNK može biti dizajnirana tako da se veže za određenu sekvencu DNK, što znači da se uređivanje vrši samo na željenoj lokaciji. Nadalje, tehnika je mnogo brža i jeftinija od prethodnih tehnika uređivanja gena.
Iako je CRISPR tehnologija prilično obećavajuća, ona također postavlja etička i sigurnosna pitanja. Uređivanje gena moglo bi se koristiti za liječenje genetskih bolesti, ali bi se također moglo koristiti za stvaranje "dizajnerskih" beba ili za promjene germinativne linije koje se prenose na buduće generacije. Nadalje, greške u procesu uređivanja mogle bi imati nepredvidive posljedice, poput izazivanja raka ili drugih bolesti. Mnogi ljudi o tome govore kao o "igranju Boga".
uređivanje gena
U prirodi, organizmi imaju genetske informacije koje kontroliraju njihov rast. Uređivanje gena je grupa tehnika koje se mogu koristiti za promjenu DNK organizma u različite svrhe. Važno je napomenuti da uređivanje nije isto što i genetska modifikacija. Prije svega, DNK drugih vrsta se ne koristi, kao u modifikaciji.
Biogenetika, poznata i kao genetski inženjering, je disciplina koja kombinuje biologiju i genetiku, s primjenama u oblasti biotehnologije. Uređivanje gena je proces kojim se detektuje, uklanja i zamjenjuje dio DNK koji je namijenjen modifikaciji novim dijelom. Također je moguće da, nakon što se problematični fragmenti uklone, ćelijski mehanizam preuzme kontrolu i sam popravi sekvencu. Pomoću ovih tehnika, naučnici mogu dodavati, uklanjati ili mijenjati DNK po potrebi kako bi postigli željene ciljeve.
Dakle, CRISPR je inovativna tehnologija za uređivanje gena koja se oslanja na sposobnost Cas proteina da cijepaju DNK u prisustvu odgovarajuće RNK za prepoznavanje. Budući da se RNK može sintetizirati u laboratoriji, mogućnosti uređivanja su gotovo neograničene.
Glavne namjene
CRISPR tehnologija se koristi za uvođenje promjena u genom s izuzetnom preciznošću. U svojoj glavnoj primjeni imamo sljedeće:
- medicinske primjene, kao što su ispitivanja za eliminaciju HIV-a ili za liječenje bolesti kao što su Duchenneova mišićna distrofija, Huntingtonova bolest, autizam, progerija, cistična fibroza, trostruko negativan rak ili Angelmanov sindrom. Istraživanje također pokušava utvrditi može li se koristiti kao dijagnostički test za otkrivanje
- Bori se protiv zaraznih bolesti koje prenose insektikao što su malarija, zika, denga, chikungunya ili žuta groznica.
- Biljna biotehnologija. CRISPR tehnologija se može koristiti za proizvodnju biljnih sorti koje su bolje prilagođene okolišu, otporne na sušu ili štetočine, što je vezano za istraživanja na sjemenke koje odolijevaju klimatskim promjenama. Organoleptička svojstva mogu se modificirati, uključujući fizičko-hemijska svojstva, kako bi bila pogodnija za ljudsku ishranu.
U životinjskoj tehnologiji, može se koristiti za uvođenje poboljšanja vrsta, na primjer za stvaranje stada otpornih na tipične bolesti. Trenutno ne postoje CRISPR tehnologije odobrene za liječenje bolesti uzrokovanih jednim genom koji bi se teoretski mogao izliječiti ovim uređivanjem gena. Iz tog razloga, medicinske primjene su više teorijska nego praktična domena i trenutno imaju eksperimentalnu osnovu.
CRISPR i bioetika
CRISPR tehnologija uređivanja gena predstavlja nekoliko bioetičkih izazova. Iako su njene glavne primjene pozitivne, određene prepreke se mogu prevazići tako što će ova isplativa tehnologija postati dostupna svima.
Što se tiče aplikacija za uređivanje gena u primarnoj industriji, poljoprivredi i stočarstvu, one su pozitivne sve dok su namijenjene da budu korisne za ljude. Naravno, potrebno je analizirati svaki slučaj posebno. Na primjer, manipuliranje biljnim vrstama kako bi se one učinile otpornim na štetočine je od ogromnog ljudskog interesa.
S druge strane, ako razmatramo intervencije u ekosistemima, moramo biti oprezniji, jer svaka neočekivana promjena može dovesti do ozbiljnih ili nekontroliranih problema.
Što se tiče medicinskih primjena, upotreba tehnologije za uređivanje gena kod ljudi zahtijeva vrlo visoke sigurnosne garancije i može se koristiti samo za bolesti za koje trenutno ne postoji efikasan tretman ili za bolesti koje trenutno imaju značajne nuspojave. Konačno, uređivanje gena embriona nije opravdano sa naučnog ili etičkog stanovišta.