Πίνακας περιεχομένων[Κρύβω][Προβολή]
Ο τομέας των ιατρικών επιστημών έχει εξελιχθεί εκθετικά με τα χρόνια. Από την πρόοδο στην ανάπτυξη νέων ιατρικών φαρμάκων μέχρι την εφαρμογή της νανοτεχνολογίας σε συσκευές παρακολούθησης της υγείας, έχουμε προχωρήσει πολύ ως είδος.
Μια τέτοια πρόοδος είναι η ικανότητα κατανόησης και αλλαγής των φυσικών και φυσιολογικών χαρακτηριστικών ενός ανθρώπου αλλάζοντας το γονιδίωμά του!
Το άρθρο παρέχει στον αναγνώστη μια εισαγωγή στον τομέα της γενετικής, εξετάζει το ανθρώπινο γονιδίωμα και τις εφαρμογές της επεξεργασίας γονιδίων και της τεχνολογίας CRISPR.
Το Ανθρώπινο Γονιδίωμα
Βιολογικά μιλώντας, ο άνθρωπος είναι μια περίπλοκη δομή με μια σειρά από χαρακτηριστικά. Αυτά τα χαρακτηριστικά, όπως το ύψος, το χρώμα των μαλλιών, το χρώμα των ματιών, τα χαρακτηριστικά του προσώπου και ούτω καθεξής, μπορούν να προσδιοριστούν χρησιμοποιώντας το DNA τους.
DNA
Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) είναι ένα υλικό που αποτελείται από τα θεμελιώδη χημικά στοιχεία (ζάχαρη, φωσφορικά άλατα και βάσεις) που μεταφέρουν όλες τις πληροφορίες σχετικά με το πώς θα φαίνεται και θα λειτουργεί ένα ζωντανό ον.
Οι βιολόγοι και οι επαγγελματίες της ιατρικής αποκωδικοποιούν μπορούν να αποκωδικοποιήσουν τις πληροφορίες, μοναδικές για τον καθένα, μελετώντας το πρότυπο του DNA.
Γονίδια
Ένα γονίδιο είναι ένα συγκεκριμένο μέρος του DNA που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη. Είναι οι πρωτεΐνες που παράγονται από τα γονίδια που κάνουν το έργο της εκτέλεσης των λειτουργιών του DNA.
Τα γονίδια λειτουργούν ως μονάδες κληρονομικότητας και είναι υπεύθυνα για τη μετάδοση ιδιαίτερων χαρακτηριστικών από τους γονείς στους απογόνους τους.
Το συνολικό άθροισμα των γονιδίων και του γενετικού υλικού ενός οργανισμού ονομάζεται γονιδίωμά του. Η κατανόηση του ανθρώπινου γονιδιώματος επέτρεψε στους επιστήμονες να αναπτύξουν νέους τρόπους θεραπείας, θεραπείας ή ακόμα και πρόληψης χιλιάδων ασθενειών που ταλαιπωρούν την ανθρωπότητα.
Εδώ μπαίνει η γονιδιακή επεξεργασία.
Επεξεργασία γονιδίων
Το γονιδίωμα ή η γονιδιακή επεξεργασία είναι μια ομάδα τεχνολογιών που επιτρέπουν στους επιστήμονες να αλλάξουν το DNA ενός οργανισμού. Αυτές οι τεχνολογίες καθιστούν δυνατή την προσθήκη, αφαίρεση ή αλλαγή γενετικού υλικού σε συγκεκριμένες θέσεις στο γονιδίωμα.
Σε αντίθεση με άλλες τεχνικές γενετικής μηχανικής που εισάγουν τυχαία γενετικό υλικό στα γονιδιώματα του ξενιστή, αυτές οι τεχνικές στοχεύουν εισαγωγές σε πολύ συγκεκριμένες τοποθεσίες.
Πώς λειτουργεί;
Η γονιδιακή επεξεργασία περιλαμβάνει ένζυμα. Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που ενεργοποιούν ή επιταχύνουν τις χημικές διεργασίες. Τα κατασκευασμένα ένζυμα που χρησιμοποιούνται στην επεξεργασία γονιδίων ονομάζονται νουκλεάση και μπορούν να κόψουν το DNA.
Οι νουκλεάσες κατασκευάζονται με μια άλλη χημική ουσία που τις οδηγεί στους κλώνους DNA που πρέπει να κόψουν. Αυτοί οι κομμένοι κλώνοι DNA μπορούν να αναγεννηθούν, αλλά αυτή τη φορά τροφοδοτούνται με τις επιθυμητές πληροφορίες για μετάλλαξη στους επιθυμητούς κλώνους DNA.
Νέοι κλώνοι, σημαίνει νέα γονίδια και νέα γονίδια σημαίνουν νέα χαρακτηριστικά.
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την επεξεργασία γονιδίων για να διερευνήσουν διάφορες ασθένειες που επηρεάζουν τον άνθρωπο.
Επεξεργάζονται το γονιδίωμα των ζώων, όπως τα ποντίκια και τα ψάρια, και παρατηρούν πώς αυτές οι αλλαγές επηρεάζουν την υγεία τους. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν τα ευρήματά τους για να προβλέψουν πώς παρόμοιες αλλαγές στο ανθρώπινο γονιδίωμα μπορεί να επηρεάσουν την ανθρώπινη υγεία.
Επιπλέον, οι επιστήμονες αναπτύσσουν γονιδιακή θεραπεία. Αυτές οι θεραπείες περιλαμβάνουν την πρόληψη και τη θεραπεία ασθενειών στους ανθρώπους χρησιμοποιώντας επεξεργασία γονιδίων.
Τεχνολογία CRISPR
Μια τεράστια ανακάλυψη στην τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων είναι η εισαγωγή των Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR).
Το CRISPR βασίζεται σε ένα αμυντικό σύστημα που εμφανίζεται φυσικά σε ορισμένα βακτήρια. Το DNA σε τέτοια βακτήρια περιέχει πολλές σύντομες παλινδρομικές αλληλουχίες (λέξεις που είναι ίδιες τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω, όπως η RAAR).
Τα βακτήρια θα αποθηκεύουν κομμάτια των ιών που καταπολεμούσαν μέσα σε αυτές τις παλινδρομικές αλληλουχίες.
Πώς λειτουργεί;
Το ένζυμο που χρησιμοποιείται στο CRISPR ονομάζεται Cas9. Αυτό το ένζυμο προσκολλάται στη μολυσμένη παλινδρομική αλληλουχία και κόβει το DNA σε κομμάτια, διατηρώντας πληροφορίες για τον ιό.
Η οπλισμένη πρωτεΐνη Cas θα αναγνώριζε το DNA του ιού και θα το κατέστρεφε αμέσως σε περίπτωση που το βακτήριο μολυνόταν ξανά από τον ίδιο ιό.
Εφαρμογές του CRISPR
Το CRISPR έχει χρησιμοποιηθεί με διάφορους τρόπους, συμπεριλαμβανομένης της έρευνας, της υγειονομικής περίθαλψης, της εκτροφής κατοικίδιων ζώων, της παραγωγής τροφίμων, των πράσινων καυσίμων και πολλά άλλα.
1. Ερευνα
Τα συστήματα CRISPR εφαρμόζονται σε μελέτες που σχετίζονται με την ανακούφιση γενετικών διαταραχών σε ζώα και είναι πιθανό να χρησιμοποιηθούν σύντομα στην κλινική για τη θεραπεία ανθρώπινων ασθενειών των ματιών και του αίματος.
Η Κίνα και οι Ηνωμένες Πολιτείες έχουν εγκρίνει δύο κλινικές δοκιμές που χρησιμοποιούν το CRISPR-Cas9 για στοχευμένες θεραπείες καρκίνου.
Πέρα από τις βιοϊατρικές εφαρμογές, αυτά τα εργαλεία χρησιμοποιούνται τώρα σε μελέτες για την επιτάχυνση της εκτροφής καλλιεργειών και ζώων, τη μηχανική νέων αντιμικροβιακών και τον έλεγχο των εντόμων που μεταφέρουν ασθένειες με γονιδιακές κινήσεις.
2. Υγειονομική περίθαλψη
Οι επιστήμονες κατάφεραν να αναπτύξουν μεθόδους για την καταστροφή των ανθεκτικών στα αντιβιοτικά βακτηρίων τροποποιώντας τα γονιδιώματα των ιών που σκοτώνουν τα βακτηρίδια (βακτηριοφάγων) με την τεχνολογία CRISPR-Cas9.
Αυτά τα συστήματα επιτρέπουν επίσης τη δημιουργία ζωικών μοντέλων για ανθρώπινη ασθένεια και την απομάκρυνση του HIV από μολυσμένα κύτταρα.
Σε ένα μοντέλο ποντικιών ανθρώπινης νόσου, το CRISPR διόρθωσε ένα γενετικό σφάλμα, με αποτέλεσμα την κλινική διάσωση ασθενών ποντικών.
3. Αναπαραγωγή κατοικίδιων ζώων
Το CRISPR έχει εφαρμοστεί σε πρώιμα έμβρυα για τη δημιουργία γενετικά τροποποιημένων οργανισμών και έχει εγχυθεί σε πειραματόζωα για να επιτευχθεί ουσιαστική γονιδιακή επεξεργασία στους ιστούς τους.
Προσεγγίσεις που βασίζονται στο CRISPR έχουν χρησιμοποιηθεί για την τροποποίηση του γονιδιώματος ζώων συμπεριλαμβανομένων των ποντικών, των αρουραίων και άλλων πρωτευόντων πλην του ανθρώπου. Αυτές οι προσεγγίσεις θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση της παραγωγικότητας, την αντίσταση στις ασθένειες και την ενεργοποίηση των αναζητούμενων χαρακτηριστικών/χαρακτηριστικών στα κατοικίδια.
Χρησιμοποιώντας το CRISPR, ίσως μπορέσουμε ακόμη και να εισαγάγουμε μια γενιά νέων μοντέλων ζώων.
4. Παραγωγή Τροφίμων
Η τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων CRISPR μπορεί να βελτιώσει τις αποδόσεις και την ποιότητα των καλλιεργειών. ανθεκτικότητα των φυτών στην ξηρασία, αντοχή σε ζιζανιοκτόνα και εντομοκτόνα, αυξάνοντας την ασφάλεια και την ασφάλεια των τροφίμων.
Μπορεί επίσης να βοηθήσει στην αφαίρεση της αντοχής στα αντιβιοτικά, να βελτιώσει τη διάρκεια ζωής του προϊόντος και να επιταχύνει τη διαδικασία εξημέρωσης των φυτών.
Καλύτερη ποιότητα φυτών σημαίνει καλύτερης ποιότητας ζωοτροφές για τα ζώα, ενισχύοντας έτσι την υγεία τους. Δεδομένου ότι τα φυτά και τα ζώα αποτελούν τη βάση της τροφικής μας αλυσίδας, μπορούμε να έχουμε καλύτερη ποιότητα τροφίμων και προϊόντα.
5. Πράσινο Καύσιμο
Το πράσινο καύσιμο είναι καύσιμο που παράγεται από οργανικές πηγές και είναι φιλικό προς το περιβάλλον.
Το CRISPR κατέστησε δυνατή την παραγωγή διπλάσιας ποσότητας βιοντίζελ (μια μορφή πράσινου καυσίμου) από φωτοτροπικά φύκια.
Αυτό το καύσιμο λαμβάνεται με τον διπλασιασμό της παραγωγής λιπιδίων στα φύκια, χρησιμοποιώντας το CRISPR για την τροποποίηση γονιδίων. Τα λιπίδια είναι εύφλεκτα και ουσιαστικά αποτελούν το βιοντίζελ.
Είναι όμως ηθική η γονιδιακή επεξεργασία;
Η αλλαγή της φυσικής πορείας δράσης είναι βέβαιο ότι θα προκαλέσει ηθικές ανησυχίες. Η αλλαγή της ανθρώπινης γενετικής χρησιμοποιώντας τεχνολογίες επεξεργασίας γονιδίων, όπως το CRISPR, δεν έχει βρει σαφή υποστήριξη. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι αλλαγές που γίνονται στα γονίδια των ωαρίων και των σπερματοζωαρίων θα μπορούσαν να περάσουν στις μελλοντικές γενιές.
Υπάρχει μια τεράστια συζήτηση για το εάν αυτή η τεχνολογία πρέπει να χρησιμοποιηθεί για την ενίσχυση των φυσιολογικών ανθρώπινων χαρακτηριστικών (όπως η νοημοσύνη ή το ύψος).
Προκύπτουν επίσης ανησυχίες για την ασφάλεια κατά τη χρήση αυτής της τεχνολογίας, καθώς υπάρχει πάντα η πιθανότητα να έχουμε εφέ εκτός στόχου (επεξεργασίες σε λάθος μέρος) και μωσαϊκισμό (όταν ορισμένα κελιά φέρουν την επεξεργασία αλλά άλλα όχι).
Με βάση τις ανησυχίες σχετικά με την ηθική και την ασφάλεια, η επεξεργασία γονιδιώματος των αναπαραγωγικών κυττάρων είναι επί του παρόντος παράνομη σε πολλές χώρες.
Συμπέρασμα
Η κατανόηση του ανθρώπινου γονιδιώματος μας επέτρεψε να φέρουμε επανάσταση στην τεχνολογία της υγειονομικής περίθαλψης σε νανοκλίμακα.
Η γονιδιακή επεξεργασία και η τεχνολογία CRISPR που έχουν προσφέρει πρωτοποριακές εφαρμογές όσον αφορά την εξάλειψη ασθενειών και ακόμη και τη διόρθωση των ανθρώπινων ατελειών.
Οι επιστήμονες προβλέπουν ότι αυτές οι τεχνολογίες είναι το κλειδί για τη δημιουργία μιας γενιάς homo sapiens χωρίς ασθένειες με τέλεια χαρακτηριστικά.
Ποιες είναι οι απόψεις σας για τη γονιδιακή επεξεργασία; Ενημερώστε μας στα σχόλια.
Αφήστε μια απάντηση