Inhoudsopgave[Zich verstoppen][Laten zien]
Het vakgebied van de medische wetenschappen is in de loop der jaren exponentieel geëvolueerd. Van vorderingen bij het ontwikkelen van nieuwe medicijnen tot het implementeren van nanotechnologie in apparaten voor gezondheidsmonitoring, we hebben een lange weg afgelegd als soort.
Een van die vorderingen is het vermogen om de fysieke en fysiologische kenmerken van een mens te begrijpen en te veranderen door zijn genoom te veranderen!
Het artikel geeft de lezer een inleiding op het gebied van genetica, gaat in op het menselijk genoom en de toepassingen van gene editing en CRISPR-technologie.
Het menselijk genoom
Biologisch gezien is een mens een gecompliceerde structuur met een aantal kenmerken. Deze kenmerken, zoals lengte, haarkleur, oogkleur, gelaatstrekken, enzovoort, kunnen worden bepaald aan de hand van hun DNA.
DNA
Deoxyribonucleïnezuur (DNA) is een materiaal dat bestaat uit de fundamentele chemische elementen (suiker, fosfaat en basen) die alle informatie bevatten over hoe een levend wezen eruit zal zien en zal functioneren.
Biologen en medische professionals kunnen de informatie, uniek voor iedereen, decoderen door het patroon van het DNA te bestuderen.
Genen
Een gen is een specifiek deel van het DNA dat codeert voor één eiwit. Het zijn de eiwitten geproduceerd door genen die het werk doen van het uitvoeren van de functies van DNA.
De genen werken als eenheden van erfelijkheid en zijn verantwoordelijk voor het doorgeven van bepaalde kenmerken van ouders aan hun nakomelingen.
De totale som van de genen en het genetisch materiaal van een organisme wordt het genoom genoemd. Door het menselijk genoom te begrijpen, hebben wetenschappers nieuwe manieren kunnen ontwikkelen om duizenden ziekten die de mensheid treffen te behandelen, te genezen of zelfs te voorkomen.
Dit is waar genbewerking om de hoek komt kijken.
Genbewerking
Genoom- of genbewerking is een groep technologieën waarmee wetenschappers het DNA van een organisme kunnen veranderen. Deze technologieën maken het mogelijk om op bepaalde plaatsen in het genoom genetisch materiaal toe te voegen, te verwijderen of te wijzigen.
In tegenstelling tot andere genetische manipulatietechnieken die willekeurig genetisch materiaal in gastheergenomen inbrengen, richten deze technieken zich op inserties op zeer specifieke locaties.
Hoe werkt het?
Genbewerking omvat enzymen. Enzymen zijn eiwitten die chemische processen mogelijk maken of versnellen. De gemanipuleerde enzymen die worden gebruikt bij het bewerken van genen worden nuclease genoemd en ze kunnen DNA knippen.
Nuclease is ontwikkeld met een andere chemische stof die hen naar de DNA-strengen leidt die ze moeten doorknippen. Deze geknipte DNA-strengen kunnen regenereren, maar deze keer worden ze gevoed met de gewenste informatie om te muteren in de gewenste DNA-strengen.
Nieuwe strengen, betekent nieuwe genen en nieuwe genen betekenen nieuwe kenmerken.
Wetenschappers gebruiken genbewerking om verschillende ziektes te onderzoeken die mensen treffen.
Ze bewerken het genoom van dieren, zoals muizen en vissen, en kijken hoe deze veranderingen hun gezondheid beïnvloeden. Vervolgens gebruikten ze hun bevindingen om te voorspellen hoe vergelijkbare veranderingen in het menselijk genoom de gezondheid van de mens zouden kunnen beïnvloeden.
Bovendien ontwikkelen wetenschappers gentherapie. Deze behandelingen omvatten het voorkomen en behandelen van ziekten bij mensen met behulp van genbewerking.
CRISPR-technologie
Een enorme doorbraak in de technologie voor het bewerken van genen is de introductie van Clustered Regularly Interspersed Short Palindromic Repeats (CRISPR).
CRISPR is gebaseerd op een afweersysteem dat van nature in sommige bacteriën voorkomt. Het DNA in dergelijke bacteriën bevat veel korte palindroomsequenties (woorden die zowel voorwaarts als achterwaarts hetzelfde zijn, zoals RAAR).
De bacteriën zouden stukjes van de virussen die ze bestreden opslaan in deze palindroomsequenties.
Hoe werkt het?
Het enzym dat in CRISPR wordt gebruikt, heet Cas9. Dit enzym hecht zich aan de geïnfecteerde palindroomsequentie en knipt het DNA in stukjes, waarbij informatie over het virus behouden blijft.
Het bewapende Cas-eiwit zou het virale DNA herkennen en het onmiddellijk vernietigen als de bacterie opnieuw door hetzelfde virus zou worden geïnfecteerd.
Toepassingen van CRISPR
CRISPR is op verschillende manieren gebruikt, waaronder onderzoek, gezondheidszorg, het fokken van huisdieren, voedselproductie, groene brandstof en nog veel meer.
1. Onderzoek
CRISPR-systemen worden geïmplementeerd in studies met betrekking tot het verlichten van genetische aandoeningen bij dieren en zullen waarschijnlijk binnenkort in de kliniek worden gebruikt om oog- en bloedziekten bij de mens te behandelen.
China en de Verenigde Staten hebben twee klinische onderzoeken goedgekeurd waarbij CRISPR-Cas9 wordt gebruikt voor gerichte kankertherapieën.
Naast biomedische toepassingen, worden deze tools nu gebruikt in studies om het fokken van gewassen en vee te versnellen, nieuwe antimicrobiële stoffen te ontwikkelen en ziekteverwekkende insecten te bestrijden met gene drives.
2. Gezondheidszorg
Wetenschappers zijn erin geslaagd methoden te ontwikkelen om antibioticaresistente bacteriën te vernietigen door het genoom van bacteriedodende virussen (bacteriofagen) aan te passen met CRISPR-Cas9-technologie.
Deze systemen maken ook het maken van diermodellen voor ziekten bij de mens mogelijk en het verwijderen van HIV uit geïnfecteerde cellen.
In een muismodel van menselijke ziekte corrigeerde CRISPR een genetische fout, wat resulteerde in de klinische redding van zieke muizen.
3. Fokken van huisdieren
CRISPR is toegepast op vroege embryo's om genetisch gemodificeerde organismen te creëren en is in proefdieren geïnjecteerd om substantiële genbewerking in hun weefsels uit te voeren.
Benaderingen op basis van CRISPR zijn gebruikt om het genoom van dieren, waaronder muizen, ratten en andere niet-menselijke primaten, te wijzigen. Deze benaderingen kunnen worden gebruikt om de productiviteit en ziekteresistentie te verbeteren en gezochte eigenschappen/kenmerken bij huisdieren te activeren.
Met CRISPR kunnen we misschien zelfs een generatie nieuwe diermodellen introduceren.
4. Voedselproductie
CRISPR-technologie voor het bewerken van genen kan de opbrengst en kwaliteit van gewassen verbeteren; plant droogteresistentie, herbicide- en insecticideresistentie, waardoor de voedselveiligheid en -zekerheid toenemen.
Het kan ook helpen bij het verwijderen van antibioticaresistentie, het verbeteren van de houdbaarheid van producten en het versnellen van het domesticatieproces van planten.
Planten van betere kwaliteit betekenen voer van betere kwaliteit voor dieren, waardoor hun gezondheid verbetert. Aangezien planten en dieren de basis vormen van onze voedselketen, kunnen we een betere voedselkwaliteit en producten krijgen.
5. Groene brandstof
Groene brandstof is brandstof die wordt geproduceerd uit biologische bronnen en milieuvriendelijk is.
CRISPR heeft het mogelijk gemaakt om uit fototrope algen een dubbele hoeveelheid biodiesel (een vorm van groene brandstof) te produceren.
Deze brandstof wordt verkregen door de lipidenproductie in algen te verdubbelen, met behulp van CRISPR om genen te tweaken. Lipiden zijn brandbaar en vormen in wezen biodiesel.
Maar is genbewerking ethisch verantwoord?
Het veranderen van de natuurlijke gang van zaken zal zeker ethische bezwaren oproepen. Verander de menselijke genetica met behulp van technologieën voor het bewerken van genen, zoals CRISPR, hebben geen ondubbelzinnige steun gevonden. Dit komt omdat veranderingen in de genen van ei- en zaadcellen kunnen worden doorgegeven aan toekomstige generaties.
Er is een enorm debat over de vraag of deze technologie moet worden gebruikt om normale menselijke eigenschappen (zoals intelligentie of lengte) te verbeteren.
Er doen zich ook veiligheidsproblemen voor bij het gebruik van deze technologie, aangezien er altijd de mogelijkheid bestaat van off-target effecten (bewerkingen op de verkeerde plaats) en mozaïekvorming (wanneer sommige cellen de bewerking dragen maar andere niet).
Op basis van bezorgdheid over ethiek en veiligheid is genoombewerking van voortplantingscellen momenteel in veel landen illegaal.
Conclusie
Door het menselijk genoom te begrijpen, hebben we een revolutie teweeg kunnen brengen in de gezondheidszorgtechnologie op nanoschaal.
Genbewerking en CRISPR-technologie die baanbrekende toepassingen hebben opgeleverd voor het uitroeien van ziekten en zelfs het corrigeren van menselijke onvolkomenheden.
Wetenschappers voorspellen dat deze technologieën de sleutel zijn tot het creëren van een ziektevrije generatie homo sapiens met perfecte eigenschappen.
Wat is uw mening over genbewerking? Laat het ons weten in de reacties.
Laat een reactie achter