Oblast lékařských věd se v průběhu let exponenciálně vyvíjela. Od pokroku ve vývoji nových lékařských léků až po implementaci nanotechnologií do zařízení pro sledování zdraví jsme jako druh ušli dlouhou cestu.
Jedním z takových pokroků je schopnost porozumět a změnit fyzické a fyziologické rysy lidské bytosti změnou jejich genomu!
Článek poskytuje čtenáři úvod do oblasti genetiky, zabývá se lidským genomem a aplikacemi genové editace a technologie CRISPR.
Lidský genom
Biologicky vzato je lidská bytost komplikovaná struktura s řadou vlastností. Tyto vlastnosti, jako je výška, barva vlasů, barva očí, rysy obličeje a tak dále, lze určit pomocí jejich DNA.
DNA
Deoxyribonukleová kyselina (DNA) je materiál složený ze základních chemických prvků (cukr, fosfát a zásady), které nesou všechny informace o tom, jak bude živý tvor vypadat a fungovat.
Biologové a lékařští profesionálové mohou dekódovat informace, jedinečné pro každého, studiem struktury DNA.
Geny
Gen je specifická část DNA, která kóduje jeden protein. Jsou to proteiny produkované geny, které vykonávají funkce DNA.
Geny fungují jako jednotky dědičnosti a jsou zodpovědné za předávání určitých vlastností z rodičů na jejich potomky.
Celkový součet genů a genetického materiálu organismu se nazývá jeho genom. Pochopení lidského genomu umožnilo vědcům vyvinout nové způsoby, jak léčit, léčit nebo dokonce předcházet tisícům nemocí, které sužují lidstvo.
Zde přichází na řadu genová editace.
Genetické úpravy
Genom nebo editace genů jsou skupinou technologií, které vědcům umožňují pozměnit DNA organismu. Tyto technologie umožňují přidávat, odebírat nebo měnit genetický materiál na určitých místech v genomu.
Na rozdíl od jiných technik genetického inženýrství, které náhodně vkládají genetický materiál do hostitelských genomů, se tyto techniky zaměřují na inzerce na vysoce specifická místa.
Jak to funguje?
Editace genů zahrnuje enzymy. Enzymy jsou proteiny, které umožňují nebo urychlují chemické procesy. Upravené enzymy používané při editaci genů se nazývají nukleáza a mohou štěpit DNA.
Nukleázy jsou zkonstruovány pomocí další chemikálie, která je vede k řetězcům DNA, které musí přeříznout. Tyto přestřižené řetězce DNA se mohou regenerovat, ale tentokrát jsou napájeny požadovanou informací, aby zmutovaly na požadovaná vlákna DNA.
Nové řetězce, znamenají nové geny a nové geny znamenají nové vlastnosti.
Vědci používají genové úpravy ke zkoumání různých nemocí, které postihují lidi.
Upravují genomy zvířat, jako jsou myši a ryby, a sledují, jak tyto změny ovlivňují jejich zdraví. Své poznatky pak použili k předpovědi, jak by podobné změny v lidských genomech mohly ovlivnit lidské zdraví.
Kromě toho vědci vyvíjejí genovou terapii. Tyto léčby zahrnují prevenci a léčbu nemocí u lidí pomocí genové úpravy.
Technologie CRISPR
Obrovským průlomem v technologii úpravy genů je zavedení CRISPR (Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats).
CRISPR je založen na obranném systému, který se přirozeně vyskytuje u některých bakterií. DNA v takových bakteriích obsahuje mnoho krátkých palindromických sekvencí (slova, která jsou stejná vpřed i vzad, jako je RAAR).
Bakterie by v těchto palindromických sekvencích uchovávaly kousky virů, se kterými bojovaly.
Jak to funguje?
Enzym používaný v CRISPR se nazývá Cas9. Tento enzym se připojí k infikované palindromické sekvenci a rozřeže DNA na kousky, přičemž uchová informace o viru.
Ozbrojený protein Cas by rozpoznal virovou DNA a okamžitě ji zničil v případě, že by byla bakterie znovu infikována stejným virem.
Aplikace CRISPR
CRISPR se používá různými způsoby, včetně výzkumu, zdravotnictví, chovu domácích zvířat, výroby potravin, zeleného paliva a mnoha dalších.
1. Výzkum
Systémy CRISPR jsou implementovány ve studiích týkajících se zmírňování genetických poruch u zvířat a pravděpodobně budou brzy použity na klinice k léčbě lidských onemocnění oka a krve.
Čína a Spojené státy schválily dvě klinické studie využívající CRISPR-Cas9 pro cílenou léčbu rakoviny.
Kromě biomedicínských aplikací se tyto nástroje nyní používají ve studiích k urychlení šlechtění plodin a hospodářských zvířat, vývoji nových antimikrobiálních látek a kontrole hmyzu přenášejícího choroby pomocí genových pohonů.
2. Zdravotnictví
Vědcům se podařilo vyvinout metody ke zničení bakterií odolných vůči antibiotikům úpravou genomů virů zabíjejících bakterie (bakteriofágů) pomocí technologie CRISPR-Cas9.
Tyto systémy také umožňují vytváření zvířecích modelů pro lidská onemocnění a odstraňování HIV z infikovaných buněk.
Na myším modelu lidského onemocnění CRISPR opravil genetickou chybu, což vedlo ke klinické záchraně nemocných myší.
3. Chov domácích mazlíčků
CRISPR byl aplikován na raná embrya za účelem vytvoření geneticky modifikovaných organismů a byl injikován laboratorním zvířatům, aby se dosáhlo podstatné úpravy genů v jejich tkáních.
Přístupy založené na CRISPR byly použity k modifikaci genomů zvířat včetně myší, krys a dalších primátů kromě člověka. Tyto přístupy by mohly být použity ke zvýšení produktivity, odolnosti vůči chorobám a aktivaci hledaných vlastností/vlastností u domácích zvířat.
Pomocí CRISPR můžeme být dokonce schopni představit generaci nových zvířecích modelů.
4. Výroba potravin
Technologie úpravy genů CRISPR může zlepšit výnosy a kvalitu plodin; odolnost rostlin vůči suchu, odolnost vůči herbicidům a insekticidům, zvýšení bezpečnosti a zabezpečení potravin.
Může také pomoci odstranit rezistenci vůči antibiotikům, zlepšit trvanlivost produktu a urychlit proces domestikace rostlin.
Kvalitnější rostliny znamenají kvalitnější krmivo pro zvířata a posilují tak jejich zdraví. Protože rostliny a zvířata tvoří základ našeho potravinového řetězce, můžeme mít lepší kvalitu potravin a produktů.
5. Zelené palivo
Zelené palivo je palivo, které se vyrábí z organických zdrojů a je šetrné k životnímu prostředí.
CRISPR umožnil vyrobit dvojnásobné množství bionafty (forma zeleného paliva) z fototropních řas.
Toto palivo se získává zdvojnásobením produkce lipidů v řasách pomocí CRISPR k úpravě genů. Lipidy jsou hořlavé a tvoří v podstatě bionaftu.
Je ale editace genů etická?
Změna přirozeného postupu jistě vyvolá etické obavy. Změna lidské genetiky pomocí technologií úpravy genů, jako je CRISPR, nenašla jednoznačnou podporu. Je to proto, že změny provedené v genech vajíček a spermií by mohly být předány budoucím generacím.
Existuje obrovská debata o tom, zda by tato technologie měla být použita k vylepšení normálních lidských vlastností (jako je inteligence nebo výška).
Při používání této technologie také vyvstávají obavy o bezpečnost, protože vždy existuje možnost mimocílových efektů (úpravy na nesprávném místě) a mozaikovitosti (když některé buňky přenesou úpravy, ale jiné nikoli).
Na základě obav o etiku a bezpečnost je úprava genomu reprodukčních buněk v současnosti v mnoha zemích nezákonná.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Pochopení lidského genomu nám umožnilo převratně změnit zdravotnickou technologii v nanoměřítku.
Úprava genů a technologie CRISPR, které poskytly převratné aplikace, pokud jde o vymýcení nemocí a dokonce i korekci lidských nedokonalostí.
Vědci předpovídají, že tyto technologie jsou klíčem k vytvoření generace homo sapiens bez onemocnění s dokonalými vlastnostmi.
Jaký je váš názor na úpravu genů? Dejte nám vědět do komentářů.
Napsat komentář