La kampo de medicinaj sciencoj evoluis eksponente tra la jaroj. De progresoj en evoluigado de novaj medicinaj medikamentoj ĝis efektivigo de nanoteknologio en sanmonitoraparatoj, ni faris longan vojon kiel specio.
Unu tia progreso estas la kapablo kompreni kaj ŝanĝi la fizikajn kaj fiziologiajn trajtojn de homo ŝanĝante ilian genaron!
La artikolo provizas la leganton per enkonduko al la kampo de genetiko, ekzamenas la homan genaron kaj la aplikojn de gena redaktado kaj CRISPR-teknologio.
La Homa Genaro
Biologie parolante, homo estas komplika strukturo havanta kelkajn trajtojn. Ĉi tiuj trajtoj, kiel alteco, harkoloro, okulkoloro, vizaĝaj trajtoj, ktp, povas esti determinitaj uzante sian DNA.
ADN
Deoksiribonuklea acido (DNA) estas materialo formita de la fundamentaj kemiaj elementoj (sukero, fosfato kaj bazoj), kiuj portas ĉiujn informojn pri kiel aspektos kaj funkcios vivanto.
Biologoj kaj medicinaj profesiuloj deĉifras la informojn, unikajn por ĉiuj, studante la ŝablonon de la DNA.
Genoj
Geno estas specifa parto de DNA kiu kodas por unu proteino. Estas la proteinoj produktitaj de genoj kiuj faras la laboron plenumi la funkciojn de DNA.
La genoj funkcias kiel unuoj de heredeco kaj respondecas pri transdono de apartaj trajtoj de gepatroj al siaj idoj.
La totala sumo de la genoj kaj genetika materialo de organismo nomiĝas sia genaro. Kompreni la homan genaron permesis al sciencistoj evoluigi novajn manierojn trakti, kuraci aŭ eĉ malhelpi milojn da malsanoj kiuj afliktas la homaron.
Jen kie gena redaktado venas.
Gene Redaktado
Genaro aŭ genredaktado estas grupo de teknologioj kiuj permesas al sciencistoj ŝanĝi la DNA de organismo. Ĉi tiuj teknologioj ebligas aldoni, forigi aŭ ŝanĝi genetikan materialon ĉe apartaj lokoj en la genaro.
Male al aliaj genetikaj teknikoj kiuj hazarde enigas genetikan materialon en mastro-genarojn, tiuj teknikoj celas enmetojn ĉe tre specifaj lokoj.
Kiel ĝi funkcias?
Genredaktado implikas enzimojn. Enzimoj estas proteinoj kiuj ebligas aŭ akcelas kemiajn procezojn. La inĝenieritaj enzimoj uzitaj en genredaktado estas nomitaj nuclease kaj ili povas tranĉi DNA.
Nukleazo estas realigita kun alia kemiaĵo kiu gvidas ilin al la DNA-fadenoj kiujn ili devas tranĉi. Ĉi tiuj tranĉitaj DNA-fadenoj povas regeneriĝi, sed ĉi-foje ili estas nutrataj per la dezirataj informoj por mutacii en la deziratajn DNA-fadenojn.
Novaj fadenoj signifas novajn genojn kaj novaj genoj signifas novajn trajtojn.
Sciencistoj uzas genan redaktadon por esplori malsamajn malsanojn, kiuj influas homojn.
Ili redaktas la genarojn de bestoj, kiel musoj kaj fiŝoj, kaj observas kiel tiuj ŝanĝoj influas ilian sanon. Ili tiam uzis siajn trovojn por antaŭdiri kiel similaj ŝanĝoj en homaj genaroj povus influi homan sanon.
Krome, sciencistoj disvolvas genterapion. Ĉi tiuj traktadoj implikas preventi kaj trakti malsanojn en homoj uzante genan redaktadon.
Teknologio CRISPR
Grandega sukceso en gena redakta teknologio estas la enkonduko de Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR).
CRISPR baziĝas sur defenda sistemo, kiu okazas nature en iuj bakterioj. La DNA en tiaj bakterioj enhavas multajn mallongajn palindromajn sekvencojn (vortoj kiuj estas la samaj kaj antaŭen kaj malantaŭen, kiel ekzemple RAAR).
La bakterioj stokus pecetojn de la virusoj, kiujn ili kontraŭbatalis ene de tiuj palindromaj sekvencoj.
Kiel ĝi funkcias?
La enzimo uzita en CRISPR nomiĝas Cas9. Ĉi tiu enzimo ligas sin al la infektita palindroma sekvenco kaj tranĉas la DNA en pecojn, retenante informojn pri la viruso.
La armita Cas-proteino rekonus la virus-DNA kaj detruus ĝin tuj en kazo la bakterio estus denove infektita de la sama viruso.
Aplikoj de CRISPR
CRISPR estis uzata en diversaj manieroj inkluzive de esplorado, kuracado, bredado de dorlotbestoj, produktado de manĝaĵoj, verda brulaĵo kaj multe pli.
1. Esplorado
CRISPR-sistemoj estas efektivigitaj en studoj rilataj al mildigado de genetikaj malordoj en bestoj kaj verŝajne estos uzitaj baldaŭ en la kliniko por trakti homajn malsanojn de la okulo kaj sango.
Ĉinio kaj Usono aprobis du klinikajn provojn uzante CRISPR-Cas9 por celitaj kancerterapioj.
Preter biomedicinaj aplikoj, ĉi tiuj iloj nun estas uzataj en studoj por akceli kultivaĵojn kaj brutbredadojn, realigi novajn antimikrobajn antimikrobilojn kaj kontroli malsanportantajn insektojn per genaj movoj.
2. Sanzorgo
Sciencistoj povis evoluigi metodojn por detrui antibiotik-rezistemajn bakteriojn modifante la genarojn de bakterio-mortigaj virusoj (bakteriofagoj) kun CRISPR-Cas9-teknologio.
Tiuj sistemoj ankaŭ ebligas la kreadon de bestaj modeloj por homa malsano kaj la forigon de HIV de infektitaj ĉeloj.
En musmodelo de homa malsano, CRISPR korektis genetikan eraron, rezultigante la klinikan savon de malsanaj musoj.
3. Bredado de Bestoj
CRISPR estis aplikita al fruaj embrioj por krei genetike modifitajn organismojn, kaj estis injektita en laboratoriajn bestojn por atingi grandan genan redaktadon en iliaj histoj.
Aliroj bazitaj sur CRISPR estis uzitaj por modifi la genarojn de bestoj inkluzive de musoj, ratoj, kaj aliaj ne-homaj primatoj. Ĉi tiuj aliroj povus esti utiligitaj por plibonigi produktivecon, malsanreziston, kaj aktivigi serĉitajn trajtojn/trajtojn en dorlotbestoj.
Uzante CRISPR, ni eble eĉ povos enkonduki generacion de novaj bestaj modeloj.
4. Manĝaĵoproduktado
CRISPR-gena redakta teknologio povas plibonigi kultivaĵojn kaj kvaliton; rezisto al sekeco de plantoj, rezisto al herbicidoj kaj insekticidoj, pliigante manĝaĵan sekurecon kaj sekurecon.
Ĝi ankaŭ povas helpi la forigon de antibiotika rezisto, plibonigi produktan bretvivon kaj akceli la procezon de malsovaĝigo de plantoj.
Pli bonkvalitaj plantoj signifas pli bonan kvalitan furaĝon por bestoj, tiel plibonigante ilian sanon. Ĉar plantoj kaj bestoj formas la bazon de nia nutra ĉeno, ni povas havi pli bonan manĝkvaliton kaj produktojn.
5. Verda Karburaĵo
Verda brulaĵo estas brulaĵo, kiu estas produktita el organikaj fontoj kaj estas ekologiema.
CRISPR ebligis produkti duoblan kvanton da biodizelo (formo de verda fuelo) el fototropikaj algoj.
Ĉi tiu brulaĵo estas akirita duobligante lipidproduktadon en algoj, uzante CRISPR por tajlado genoj. Lipidoj estas bruligeblaj kaj esence konsistigas biodizelon.
Sed ĉu gena redaktado estas etika?
Ŝanĝi la naturan agadon certe invitos etikajn zorgojn. Ŝanĝi homan genetikon uzante genajn redaktadteknologiojn, kiel ekzemple CRISPR, ne trovis senduban subtenon. Ĉi tio estas ĉar ŝanĝoj faritaj en la genoj de ovo kaj spermoĉeloj povus esti transdonitaj al estontaj generacioj.
Estas grandega debato pri ĉu ĉi tiu teknologio devus esti uzata por plibonigi normalajn homajn trajtojn (kiel inteligenteco aŭ alteco).
Sekurecaj zorgoj ankaŭ ekestas dum uzado de ĉi tiu teknologio ĉar ĉiam ekzistas la ebleco havi ekstercelajn efikojn (redaktoj en malĝusta loko) kaj mozaikismo (kiam kelkaj ĉeloj portas la redakton sed aliaj ne).
Surbaze de zorgoj pri etiko kaj sekureco, genarredaktado de generaj ĉeloj estas nuntempe kontraŭleĝa en multaj landoj.
konkludo
Kompreni la homan genaron permesis al ni revolucii santeknologion je nanoskalo.
Gen-redaktado kaj CRISPR-teknologio, kiuj disponigis pioniran aplikojn koncerne ekstermado de malsano kaj eĉ korektado de homaj neperfektaĵoj.
Sciencistoj antaŭdiras, ke ĉi tiuj teknologioj estas la ŝlosilo por krei senmalsanan generacion de homo sapiens kun perfektaj trajtoj.
Kiaj estas viaj opinioj pri gena redaktado? Informu nin en la komentoj.
Lasi Respondon