医学の分野は長年にわたり飛躍的に進化してきました。 新しい医薬品の開発の進歩から健康監視装置へのナノテクノロジーの導入まで、私たちは種として長い道のりを歩んできました。
そのような進歩の XNUMX つは、ゲノムを変更することで人間の身体的および生理学的特徴を理解し、変更できる能力です。
この記事は読者に遺伝学の分野を紹介し、ヒトゲノムと遺伝子編集および CRISPR テクノロジーの応用について説明します。
ヒトゲノム
生物学的に言えば、人間は多くの特徴を持つ複雑な構造です。 身長、髪の色、目の色、顔の特徴などのこれらの特徴は、DNA を使用して判断できます。
DNA
デオキシリボ核酸 (DNA) は、生物の外観と機能に関するすべての情報を伝える基本的な化学元素 (糖、リン酸、塩基) で構成される物質です。
生物学者や医療専門家は、DNAのパターンを研究することで、誰にでも固有の情報を解読できます。
遺伝子
遺伝子は、XNUMX つのタンパク質をコードする DNA の特定の部分です。 DNAの機能を実行する働きをするのは、遺伝子によって生成されるタンパク質です。
遺伝子は遺伝の単位として機能し、特定の特性を親から子孫に伝える責任があります。
生物の遺伝子と遺伝物質の総和は、その生物のゲノムと呼ばれます。 ヒトゲノムを理解することで、科学者は人類を苦しめる何千もの病気を治療、治癒、さらには予防する新しい方法を開発できるようになりました。
ここで遺伝子編集が登場します。
遺伝子編集
ゲノムまたは遺伝子編集は、科学者が生物の DNA を変更できるようにする一連の技術です。 これらの技術により、ゲノム内の特定の位置に遺伝物質を追加、削除、または変更することが可能になります。
遺伝物質を宿主ゲノムにランダムに挿入する他の遺伝子工学技術とは異なり、これらの技術は高度に特異的な位置への挿入を標的とします。
システムを教えてください。
遺伝子編集には酵素が関係します。 酵素は、化学プロセスを可能にしたり加速したりするタンパク質です。 遺伝子編集で使用される人工酵素はヌクレアーゼと呼ばれ、DNAを切断することができます。
ヌクレアーゼは、切断する必要がある DNA 鎖に誘導する別の化学物質を使用して設計されています。 これらの切断された DNA 鎖は再生することができますが、今度は望ましい情報が与えられて、望ましい DNA 鎖に変異します。
新しい鎖は新しい遺伝子を意味し、新しい遺伝子は新しい特性を意味します。
科学者は遺伝子編集を利用して、人間に影響を及ぼすさまざまな病気を研究しています。
彼らはマウスや魚などの動物のゲノムを編集し、これらの変化が動物の健康にどのような影響を与えるかを観察しています。 次に彼らはその発見を利用して、ヒトゲノムにおける同様の変化が人間の健康にどのような影響を与えるかを予測しました。
さらに、科学者たちは遺伝子治療を開発しています。 これらの治療には、遺伝子編集を使用した人間の病気の予防と治療が含まれます。
CRISPRテクノロジー
遺伝子編集技術における大きな進歩は、クラスター化規則的に散在する短い回文反復 (CRISPR) の導入です。
CRISPR は、一部の細菌で自然に発生する防御システムに基づいています。 このような細菌の DNA には、多くの短い回文配列 (RAAR など、前方と後方の両方で同じ単語) が含まれています。
細菌は、戦ったウイルスの一部をこれらの回文配列の中に保存します。
システムを教えてください。
CRISPRで使用される酵素はCas9と呼ばれます。 この酵素は感染した回文配列に結合して DNA を断片に切断し、ウイルスに関する情報を保持します。
武装した Cas タンパク質はウイルス DNA を認識し、細菌が同じウイルスに再度感染した場合に即座に破壊します。
CRISPRの応用例
CRISPR は、研究、ヘルスケア、ペットの繁殖、食料生産、グリーン燃料など、さまざまな方法で使用されています。
1。 研究
CRISPR システムは、動物の遺伝的疾患の軽減に関する研究に導入されており、人間の目や血液の病気を治療するために臨床現場ですぐに使用される可能性があります。
中国と米国は、がん標的治療にCRISPR-Cas9を使用したXNUMX件の臨床試験を承認した。
これらのツールは生物医学への応用を超えて、現在、作物や家畜の育種を加速し、新しい抗菌剤を開発し、遺伝子ドライブによって病気を媒介する昆虫を制御するための研究に使用されています。
2。 健康管理
科学者たちは、CRISPR-Cas9技術を用いて細菌を殺すウイルス(バクテリオファージ)のゲノムを改変することにより、抗生物質耐性細菌を破壊する方法を開発することができた。
これらのシステムは、ヒトの病気の動物モデルの作成や感染細胞からの HIV の除去も可能にします。
ヒトの病気のマウスモデルにおいて、CRISPR は遺伝的エラーを修正し、その結果、病気のマウスが臨床的に救出されました。
3.ペットの繁殖
CRISPR は、遺伝子組み換え生物を作成するために初期胚に適用されたり、実験動物に注入されて組織内で実質的な遺伝子編集を達成したりしています。
CRISPR に基づくアプローチは、マウス、ラット、その他の非ヒト霊長類を含む動物のゲノムを改変するために使用されています。 これらのアプローチは、ペットの生産性や耐病性を高め、求められている形質や特徴を活性化するために利用できる可能性があります。
CRISPR を使用すると、新しい世代の動物モデルを導入することもできるかもしれません。
4.食料生産
CRISPR 遺伝子編集技術は作物の収量と品質を向上させることができます。 植物の干ばつ耐性、除草剤および殺虫剤耐性が向上し、食品の安全性と安全性が向上します。
また、抗生物質耐性の除去、製品の保存期間の延長、植物の栽培化プロセスの加速にも役立ちます。
植物の品質が高ければ、動物にとっても飼料の質が良くなり、動物の健康が増進されます。 植物と動物は私たちの食物連鎖の基礎を形成しているため、より良い食品の品質と製品を得ることができます。
5. グリーン燃料
グリーン燃料は、有機資源から生産され、環境に優しい燃料です。
CRISPR により、光屈性藻類から XNUMX 倍の量のバイオディーゼル (緑色燃料の一種) を生産することが可能になりました。
この燃料は、CRISPR を使用して遺伝子を調整し、藻類の脂質生産を XNUMX 倍にすることによって得られます。 脂質は可燃性であり、本質的にバイオディーゼルを構成します。
しかし、遺伝子編集は倫理的でしょうか?
自然な行動を変えることは、倫理的な懸念を招くことは確実です。 CRISPR などの遺伝子編集技術を使用して人間の遺伝学を改変することについては、明確な裏付けが見つかっていません。 これは、卵子と精子細胞の遺伝子に加えられた変化が将来の世代に受け継がれる可能性があるためです。
このテクノロジーを人間の通常の特性 (知能や身長など) を強化するために使用すべきかどうかについては、大きな議論があります。
このテクノロジーを使用する際には、オフターゲット効果 (間違った場所での編集) やモザイク現象 (一部のセルには編集が反映され、他のセルには反映されない場合) が常に発生する可能性があるため、安全性に関する懸念も生じます。
倫理と安全性への懸念から、生殖細胞のゲノム編集は現在多くの国で違法となっている。
まとめ
ヒトゲノムを理解することで、ナノスケールで医療技術に革命を起こすことが可能になりました。
遺伝子編集と CRISPR テクノロジーは、病気の撲滅、さらには人間の欠陥の矯正という点で画期的な応用を提供してきました。
科学者たちは、これらのテクノロジーが、完璧な特性を備えた病気のない世代のホモ・サピエンスを生み出すための鍵となると予測しています。
遺伝子編集についてどう思いますか? コメントでお知らせください。
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