Područje medicinskih znanosti eksponencijalno se razvijalo tijekom godina. Od napretka u razvoju novih medicinskih lijekova do implementacije nanotehnologije u uređaje za praćenje zdravlja, prešli smo dug put kao vrsta.
Jedan takav napredak je sposobnost razumijevanja i promjene fizičkih i fizioloških osobina ljudskog bića promjenom njegovog genoma!
Članak čitatelju daje uvod u područje genetike, govori o ljudskom genomu i primjeni uređivanja gena i CRISPR tehnologije.
Ljudski genom
Biološki gledano, ljudsko biće je komplicirana struktura koja ima niz karakteristika. Ove karakteristike, kao što su visina, boja kose, boja očiju, crte lica i tako dalje, mogu se odrediti pomoću njihove DNK.
DNA
Deoksiribonukleinska kiselina (DNK) je materijal sastavljen od osnovnih kemijskih elemenata (šećera, fosfata i baza) koji nose sve informacije o tome kako će živo biće izgledati i funkcionirati.
Biolozi i medicinski stručnjaci dekodiraju informacije, jedinstvene za svakoga, proučavanjem uzorka DNK.
Geni
Gen je specifičan dio DNK koji kodira jedan protein. Proteini koje proizvode geni obavljaju funkcije DNK.
Geni djeluju kao jedinice nasljeđa i odgovorni su za prenošenje određenih karakteristika s roditelja na njihovo potomstvo.
Ukupni zbroj gena i genetskog materijala organizma naziva se njegov genom. Razumijevanje ljudskog genoma omogućilo je znanstvenicima da razviju nove načine liječenja, liječenja ili čak prevencije tisuća bolesti koje pogađaju čovječanstvo.
Ovdje dolazi do uređivanja gena.
Uređivanje gena
Genom ili uređivanje gena skupina su tehnologija koje omogućuju znanstvenicima da mijenjaju DNK organizma. Ove tehnologije omogućuju dodavanje, uklanjanje ili promjenu genetskog materijala na određenim mjestima u genomu.
Za razliku od drugih tehnika genetskog inženjeringa koje nasumično ubacuju genetski materijal u genome domaćina, ove tehnike ciljaju umetanja na vrlo specifična mjesta.
Kako radi?
Uređivanje gena uključuje enzime. Enzimi su proteini koji omogućuju ili ubrzavaju kemijske procese. Konstruirani enzimi koji se koriste u uređivanju gena zovu se nukleaze i mogu rezati DNK.
Nukleaze su konstruirane s drugom kemikalijom koja ih vodi do lanaca DNK koje moraju rezati. Ovi izrezani lanci DNK mogu se regenerirati, ali ovaj put se hrane željenim informacijama kako bi mutirali u željene DNK lance.
Novi lanci, znači novi geni, a novi geni nove karakteristike.
Znanstvenici koriste uređivanje gena kako bi istražili različite bolesti koje pogađaju ljude.
Oni uređuju genome životinja, poput miševa i riba, i promatraju kako te promjene utječu na njihovo zdravlje. Zatim su upotrijebili svoja otkrića kako bi predvidjeli kako bi slične promjene u ljudskim genomima mogle utjecati na ljudsko zdravlje.
Nadalje, znanstvenici razvijaju gensku terapiju. Ovi tretmani uključuju prevenciju i liječenje bolesti kod ljudi pomoću uređivanja gena.
CRISPR tehnologija
Veliki napredak u tehnologiji za uređivanje gena je uvođenje Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR).
CRISPR se temelji na obrambenom sustavu koji se prirodno pojavljuje u nekim bakterijama. DNK u takvim bakterijama sadrži mnogo kratkih palindromskih sekvenci (riječi koje su iste i naprijed i natrag, kao što je RAAR).
Bakterije će pohraniti dijelove virusa protiv kojih su se borili unutar ovih palindromskih sekvenci.
Kako radi?
Enzim koji se koristi u CRISPR-u naziva se Cas9. Ovaj enzim se veže na zaraženi palindromski slijed i reže DNK na komadiće, zadržavajući informacije o virusu.
Naoružani Cas protein bi prepoznao virusnu DNK i odmah je uništio u slučaju da se bakterija ponovno zarazi istim virusom.
Primjene CRISPR-a
CRISPR se koristio na razne načine uključujući istraživanje, zdravstvenu skrb, uzgoj kućnih ljubimaca, proizvodnju hrane, zeleno gorivo i još mnogo toga.
1. Istraživanje
CRISPR sustavi se implementiraju u studije koje se odnose na ublažavanje genetskih poremećaja kod životinja i vjerojatno će se uskoro koristiti u klinici za liječenje ljudskih bolesti oka i krvi.
Kina i Sjedinjene Države odobrile su dva klinička ispitivanja koja koriste CRISPR-Cas9 za ciljane terapije raka.
Osim biomedicinskih primjena, ovi alati se sada koriste u studijama za ubrzavanje uzgoja usjeva i stoke, stvaranje novih antimikrobnih sredstava i kontrolu insekata koji prenose bolesti pomoću genskih pokretača.
2. Zdravstvo
Znanstvenici su uspjeli razviti metode za uništavanje bakterija otpornih na antibiotike modificiranjem genoma virusa koji ubijaju bakterije (bakteriofaga) tehnologijom CRISPR-Cas9.
Ovi sustavi također omogućuju stvaranje životinjskih modela za ljudske bolesti i uklanjanje HIV-a iz zaraženih stanica.
U mišjem modelu ljudske bolesti, CRISPR je ispravio genetsku pogrešku, što je rezultiralo kliničkim spašavanjem oboljelih miševa.
3. Uzgoj kućnih ljubimaca
CRISPR je primijenjen na rane embrije za stvaranje genetski modificiranih organizama i ubrizgan je u laboratorijske životinje kako bi se postiglo značajno uređivanje gena u njihovim tkivima.
Pristupi temeljeni na CRISPR-u korišteni su za modificiranje genoma životinja uključujući miševe, štakore i druge primate koji nisu ljudi. Ovi se pristupi mogu koristiti za povećanje produktivnosti, otpornosti na bolesti i aktiviranje traženih osobina/obilježja kod kućnih ljubimaca.
Koristeći CRISPR, možda ćemo čak uspjeti predstaviti generaciju novih životinjskih modela.
4. Proizvodnja hrane
CRISPR tehnologija za uređivanje gena može poboljšati prinos i kvalitetu usjeva; otpornost biljaka na sušu, otpornost na herbicide i insekticide, povećavajući sigurnost i sigurnost hrane.
Također može pomoći u uklanjanju otpornosti na antibiotike, poboljšati rok trajanja proizvoda i ubrzati proces pripitomljavanja biljaka.
Kvalitetnije biljke znače kvalitetniju stočnu hranu za životinje, čime se jača njihovo zdravlje. Budući da biljke i životinje čine osnovu našeg prehrambenog lanca, možemo imati bolju kvalitetu hrane i proizvoda.
5. Zeleno gorivo
Zeleno gorivo je gorivo koje se proizvodi iz organskih izvora i ekološki je prihvatljivo.
CRISPR je omogućio proizvodnju dvostruko veće količine biodizela (oblik zelenog goriva) iz fototropskih algi.
Ovo gorivo se dobiva udvostručavanjem proizvodnje lipida u algama, korištenjem CRISPR-a za podešavanje gena. Lipidi su zapaljivi i u osnovi čine biodizel.
Ali je li uređivanje gena etično?
Promjena prirodnog tijeka djelovanja sigurno će izazvati etičke brige. Promjena ljudske genetike korištenjem tehnologija za uređivanje gena, kao što je CRISPR, nije naišla na jednoznačnu potporu. To je zato što bi se promjene napravljene u genima jajne stanice i spermija mogle prenijeti na buduće generacije.
Postoji velika rasprava o tome treba li se ova tehnologija koristiti za poboljšanje normalnih ljudskih osobina (kao što su inteligencija ili visina).
Zabrinutost u pogledu sigurnosti također se javlja pri korištenju ove tehnologije jer uvijek postoji mogućnost pojave izvan ciljanih učinaka (uređivanja na krivom mjestu) i mozaicizma (kada neke ćelije nose uređivanje, ali druge ne).
Na temelju zabrinutosti oko etike i sigurnosti, uređivanje genoma reproduktivnih stanica trenutno je nezakonito u mnogim zemljama.
Zaključak
Razumijevanje ljudskog genoma omogućilo nam je da revolucioniramo zdravstvenu tehnologiju na nanoskali.
Uređivanje gena i tehnologija CRISPR koji su pružili revolucionarne primjene u smislu iskorjenjivanja bolesti, pa čak i ispravljanja ljudskih nesavršenosti.
Znanstvenici predviđaju da su ove tehnologije ključ za stvaranje generacije homo sapiensa bez bolesti sa savršenim karakteristikama.
Kakvi su vaši stavovi o uređivanju gena? Javite nam se u komentarima.
Ostavi odgovor