Медицина ғылымының саласы жылдар ішінде экспоненциалды түрде дамыды. Жаңа медициналық препараттарды жасаудағы жетістіктерден денсаулықты бақылау құрылғыларында нанотехнологияны енгізуге дейін біз түр ретінде ұзақ жолдан өттік.
Осындай жетістіктердің бірі - адамның геномын өзгерту арқылы оның физикалық және физиологиялық ерекшеліктерін түсіну және өзгерту қабілеті!
Мақалада оқырманға генетика саласына кіріспе берілген, адам геномы және гендік редакциялау және CRISPR технологиясының қолданбалары қарастырылған.
Адам геномы
Биологиялық тұрғыдан алғанда, адам - бірқатар сипаттамаларға ие күрделі құрылым. Бой, шаш түсі, көздің түсі, бет ерекшеліктері және т.б. сияқты бұл сипаттарды олардың ДНҚ-сы арқылы анықтауға болады.
ДНК
Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ) - негізгі химиялық элементтерден (қант, фосфат және негіздер) тұратын материал, олар тірі заттың сыртқы түрі мен қызметі туралы барлық ақпаратты алып жүреді.
Биологтар мен медицина мамандары ДНҚ үлгісін зерттеу арқылы барлығына ғана тән ақпаратты декодтай алады.
Гендер
Ген - бір ақуызды кодтайтын ДНҚ-ның белгілі бір бөлігі. Бұл ДНҚ қызметін атқаратын гендер шығаратын белоктар.
Гендер тұқым қуалаушылық бірліктері ретінде жұмыс істейді және ата-анадан ұрпақтарына белгілі бір белгілерді беруге жауап береді.
Ағзаның гендері мен генетикалық материалының жалпы жиынтығы оның геномы деп аталады. Адам геномын түсіну ғалымдарға адамзатты мазалайтын мыңдаған ауруларды емдеудің, емдеудің немесе тіпті алдын алудың жаңа әдістерін жасауға мүмкіндік берді.
Бұл жерде гендік өңдеу басталады.
Генді өңдеу
Геном немесе генді редакциялау – ғалымдарға ағзаның ДНҚ-сын өзгертуге мүмкіндік беретін технологиялар тобы. Бұл технологиялар геномның белгілі бір жерлерінде генетикалық материалды қосуға, жоюға немесе өзгертуге мүмкіндік береді.
Генетикалық материалды хост геномдарына кездейсоқ енгізетін басқа гендік инженерия әдістерінен айырмашылығы, бұл әдістер өте ерекше орындарға енгізуге бағытталған.
Бұл қалай жұмыс істейді?
Гендерді өңдеу ферменттерді қамтиды. Ферменттер - бұл химиялық процестерді қамтамасыз ететін немесе тездететін ақуыздар. Гендерді өңдеуде қолданылатын инженерлік ферменттер нуклеаза деп аталады және олар ДНҚ-ны кесуге қабілетті.
Нуклеазалар оларды кесуге тура келетін ДНҚ жіптеріне бағыттайтын басқа химиялық затпен жасалған. Бұл кесілген ДНҚ жіптері регенерациялануы мүмкін, бірақ бұл жолы олар қажетті ДНҚ тізбектеріне мутацияға ұшырау үшін қажетті ақпаратпен қоректенеді.
Жаңа жіптер жаңа гендер, ал жаңа гендер жаңа сипаттарды білдіреді.
Ғалымдар адамдарға әсер ететін әртүрлі ауруларды зерттеу үшін гендік редакцияны пайдаланады.
Олар тышқандар мен балықтар сияқты жануарлардың геномдарын өңдейді және бұл өзгерістер олардың денсаулығына қалай әсер ететінін бақылайды. Содан кейін олар өз нәтижелерін адам геномындағы ұқсас өзгерістердің адам денсаулығына қалай әсер ететінін болжау үшін пайдаланды.
Сонымен қатар, ғалымдар гендік терапияны дамытуда. Бұл емдеу генді өңдеу арқылы адамдардағы аурулардың алдын алуды және емдеуді қамтиды.
CRISPR технологиясы
Гендерді өңдеу технологиясындағы үлкен серпіліс - бұл кластерленген жүйелі түрде қиылысатын қысқа палиндромдық қайталауларды (CRISPR) енгізу.
CRISPR кейбір бактерияларда табиғи түрде пайда болатын қорғаныс жүйесіне негізделген. Мұндай бактериялардағы ДНҚ-да көптеген қысқа палиндромдық тізбектер бар (RAAR сияқты алға да, артқа да бірдей сөздер).
Бактериялар осы палиндромдық тізбектердің ішінде күрескен вирустардың биттерін сақтайды.
Бұл қалай жұмыс істейді?
CRISPR-да қолданылатын фермент Cas9 деп аталады. Бұл фермент жұқтырған палиндромдық тізбекке бекітіледі және вирус туралы ақпаратты сақтай отырып, ДНҚ-ны бөліктерге бөледі.
Қарулы Cas протеині вирустық ДНҚ-ны таниды және егер бактерия қайтадан сол вируспен жұқтырса, оны дереу жояды.
CRISPR қолданбалары
CRISPR зерттеу, денсаулық сақтау, үй жануарларын өсіру, азық-түлік өндірісі, жасыл отын және т.б. сияқты әртүрлі тәсілдермен қолданылды.
1. Зерттеу
CRISPR жүйелері жануарлардағы генетикалық бұзылуларды жеңілдетуге байланысты зерттеулерге енгізілуде және жақын арада адамның көз және қан ауруларын емдеу үшін клиникада қолданылуы мүмкін.
Қытай мен Америка Құрама Штаттары CRISPR-Cas9 көмегімен онкологиялық ауруларды емдеуге арналған екі клиникалық сынақты мақұлдады.
Биомедициналық қолданбалардан басқа, бұл құралдар қазір егін және мал шаруашылығын жылдамдату, жаңа микробқа қарсы препараттарды жасау және гендік жетектері бар ауру тасымалдаушы жәндіктерді бақылау үшін зерттеулерде қолданылады.
2. Денсаулық сақтау
Ғалымдар CRISPR-Cas9 технологиясымен бактерияларды өлтіретін вирустардың (бактериофагтардың) геномдарын өзгерту арқылы антибиотиктерге төзімді бактерияларды жою әдістерін жасай алды.
Бұл жүйелер сонымен қатар адам ауруы үшін жануарлар үлгілерін жасауға және жұқтырған жасушалардан АИТВ-ны жоюға мүмкіндік береді.
Адам ауруының тінтуір үлгісінде CRISPR генетикалық қатені түзетіп, ауру тышқандарды клиникалық түрде құтқарды.
3. Үй жануарларын өсіру
CRISPR генетикалық түрлендірілген ағзаларды жасау үшін ерте эмбриондарға қолданылды және олардың тіндерінде айтарлықтай гендік өңдеуге қол жеткізу үшін зертханалық жануарларға енгізілді.
CRISPR негізіндегі тәсілдер жануарлардың геномдарын, соның ішінде тышқандарды, егеуқұйрықтарды және басқа адам емес приматтарды өзгерту үшін пайдаланылды. Бұл тәсілдерді өнімділікті, ауруға төзімділікті арттыру және үй жануарларындағы ізденетін белгілерді/мүмкіндіктерді белсендіру үшін қолдануға болады.
CRISPR көмегімен біз тіпті жануарлардың жаңа үлгілерінің буынын енгізе аламыз.
4. Азық-түлік өндірісі
CRISPR генді өңдеу технологиясы дақылдардың өнімділігі мен сапасын жақсарта алады; өсімдіктердің құрғақшылыққа, гербицидтерге және инсектицидтерге төзімділігі, азық-түлік қауіпсіздігі мен қауіпсіздігін арттыру.
Ол сондай-ақ антибиотиктерге төзімділікті жоюға, өнімнің жарамдылық мерзімін жақсартуға және өсімдіктерді қолға үйрету процесін тездетуге көмектеседі.
Сапалы өсімдіктер жануарларға сапалы жем-шөп береді, осылайша олардың денсаулығын арттырады. Өсімдіктер мен жануарлар азық-түлік тізбегіміздің негізін құрайтындықтан, бізде азық-түлік сапасы мен өнімдері жақсырақ болады.
5. Жасыл отын
Жасыл отын – бұл органикалық көздерден өндірілетін және экологиялық таза отын.
CRISPR фототропты балдырлардан биодизельді (жасыл отын түрі) екі есе көп өндіруге мүмкіндік берді.
Бұл отын балдырлардағы липидтердің өндірісін екі есе арттыру, гендерді түзету үшін CRISPR көмегімен алынады. Липидтер жанғыш және биодизельді құрайды.
Бірақ генді өңдеу этикалық ма?
Табиғи әрекет бағытын өзгерту этикалық алаңдаушылық тудыратыны сөзсіз. CRISPR сияқты генді өңдеу технологияларын қолдана отырып, адам генетикасын өзгерту біржақты қолдау таппады. Өйткені жұмыртқа мен ұрық жасушаларының гендерінде жасалған өзгерістер болашақ ұрпаққа берілуі мүмкін.
Бұл технологияны адамның қалыпты қасиеттерін (мысалы, интеллект немесе бой) жақсарту үшін пайдалану керек пе деген үлкен пікірталастар бар.
Қауіпсіздік мәселелері осы технологияны пайдалану кезінде де туындайды, өйткені әрқашан мақсаттан тыс әсерлер (дұрыс емес жерде өңделеді) және мозаика (кейбір ұяшықтар өңдеуді алып жүрсе, басқалары жоқ) болуы мүмкін.
Этика және қауіпсіздік мәселелеріне байланысты репродуктивті жасушалардың геномын өңдеу қазіргі уақытта көптеген елдерде заңсыз болып табылады.
қорытынды
Адам геномын түсіну бізге денсаулық сақтау технологиясын нано масштабта төңкеріс жасауға мүмкіндік берді.
Гендерді өңдеу және CRISPR технологиясы ауруды жою және тіпті адамның кемшіліктерін түзету тұрғысынан жаңашыл қолданбаларды қамтамасыз етті.
Ғалымдар бұл технологиялар мінсіз сипаттамалары бар гомо сапиенстің аурусыз ұрпағын құрудың кілті деп болжайды.
Сіздің гендік редакцияға көзқарасыңыз қандай? Түсініктемелерде бізге хабарлаңыз.
пікір қалдыру