Prawda

Wtorek, 19 marca 2024 - 06:52

« Poprzedni Następny »


Genetyczny przełącznik CRISPR


Steven Novella 2021-04-16


Nadal szybko powiększa się nasza wiedza o genetyce i narzędziach do genetycznego konstruowania lub modyfikowania. Najgłośniejszym niedawnym postępem był CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats - zgrupowane, regularnie rozproszone, krótkie, powtarzające się sekwencje palindromiczne), system, który powstał na podstawie bakterii i który z łatwością może wycelować w każdą sekwencję DNA używając do tego gRNA. CRISPR jest jak system strzelania do celu i można go połączyć z różnymi ładunkami, najczęściej z Cas9, który jest enzymem przecinającym obie nici DNA w pożądanym miejscu. Sam CRISPR odkryto w 1993 roku, ale system CRISPR-Cas9 użyto po raz pierwszy do edytowania genów w 2013 roku, co dało Nagrodę Nobla z chemii w 2020 roku.

Nadal jednak jesteśmy na stromej krzywej uczenia się o tej potężnej technologii i badacze właśnie poinformowali o, być może, największym postępie od 2013 roku – znaleźli sposób użycia CRISPR jako przełącznika on-off dla genów. To, co najmniej zrewolucjonizuje badania genetyczne. Ma jednak także niesłychany potencjał terapeutyczny, chociaż pozostają inne przeszkody do zastosowania tego do żywych organizmów.


Używanie CRISPR-Cas9 do edytowania genów ma zasadniczo dwie postaci: wstawianie genów i wyłączanie genów. Wyłączanie jest bez porównania łatwiejsze. CRISPR nacelowuje na gen, który ma zostać wyciszony lub wyłączony i Cas9 przecina obie nici DNA. Naturalny mechanizm naprawczy komórek o nazwie naprawa poprzez scalanie niehomologicznych końców DNA (NHEJ), łączy przecięte końce. Ten mechanizm naprawczy jest jednak bardzo nieprecyzyjny i często wprowadza błędy. Wiele z tych błędów powoduje przesunięcie się genetycznej sekwencji, skutecznie wyłączając gen. Ta zmiana jest trwała i będzie przenoszona do wszystkich późniejszych pokoleń.


Wstawianie genu jest trudniejsze. Nie tylko musisz przeciąć w pożądanym miejscu, ale musisz dostarczyć sekwencję genu, jaką chcesz wstawić i potrzebujesz innego mechanizmu naprawy DNA o nazwie homologiczna naprawa bezpośrednia (HDR), która jest bardziej precyzyjna i zachowuje genetyczną sekwencję, tak że gen pozostaje aktywny. NHEJ jest jednak znacznie powszechniejszy niż HDR, sztuką jest więc znalezienie sposobu na wzmocnienie naprawy HDR, żeby można było z powodzeniem wstawić nowy gen w miejsce naprawy.  


Ta nowa technika stosuje się tylko do wyłączania genów (nie do wstawiania) i w rzeczywistości w ogóle nie zmienia sekwencji DNA. Z tego powodu ta zmiana jest uważana za zmianę epigenetyczną. W tym wypadku CRISPR łączy się z innym ładunkiem, którym jest, jak mówi opublikowane badanie: “pojedyncze białko fuzyjne Cas9”, co razem nazwali CRISPRoff. Ten system celuje, jak zwykle, w konkretny gen, ale zamiast przecinać DNA, metyluje gen – dodaje grupy metylowe do niektórych par zasad. To zazwyczaj uniemożliwia  enzymowi transkryptazy pracę z DNA w tym miejscu, a więc gen nie może być transkrybowany i nie powstaje białko. Gen jest skutecznie wyłączony, mimo że sekwencja jest zachowana.


W pracy nad tą technologią badacze poczynili inne ciekawe odkrycia. Pierwszym jest to, że metylacja przechodzi przez kolejne pokolenia, jak długo ją badali. Przyglądali się pluripotentnym komórkom macierzystym i zamieniali je w neurony przez wyłączanie pewnych genów. Metylacja trwała w kolejnych pokoleniach powstałych z tego neuronów. To znaczy, że każde wyciszenie genu dokonane przez CRISPRoff jest “semi permanentne”.


Dokonali także bardzo zaskakującego odkrycia – poprzednio sądzono, że ten mechanizm metylacji będzie działał tylko na pewne geny, które zawierają kanoniczne wyspy CpG (CGI), a stanowią one około jednej trzeciej wszystkich genów. Technika CRISPRoff działała jednak na większość badanych genów, włącznie z tymi, którym brak CGI. To znaczy, że nasze poprzednie rozumienie metylacji było pod tym względem błędne i że CRISPRoff można używać na niemal wszystkich genach. Oba te zaskakujące odkrycia podniosły potencjał  CRISPRoff.


Ponadto badacze stworzyli CRISPRon, inny system, który usuwa metylację, włącza z powrotem gen bez żadnego uszkodzenia ani zmiany. Tak więc badacze mają teraz stosunkowo niedrogą i szybką metodę do odwracalnego włączania i wyłączania genów, którą można stosować do większości genów. Wyłączanie genu jest główną metodą, jakiej badacze używają do analizowania jego funkcji – wyłącz gen i zobacz, jakie skutki to ma na komórkę lub na badany układ. To z pewnością jest kolejnym czynnikiem wzmacniającym badania genetyczne, może równie wielkim, jak sam CRISPR. Badania genetyczne rozwijały się przez ostatnie pół wieku w postępie geometrycznym, a nie liniowym. Jest tak częściowo z powodu tego, że nasze zrozumienie genetyki ulepsza samą technologię badań genetycznych, a więc jest pozytywne sprzężenie zwrotne. CRISPRoff jest tego wspaniałym przykładem.


Ta metoda prawdopodobnie nie będzie używana do tworzenia GMO, którego celem jest zmiana DNA w trwały i stabilny sposób – by czynić zmiany genetyczne, a nie epigenetyczne. Mogę się jednak mylić. Niektóre GMO tworzy się tylko przez wyciszenie jednego lub więcej genów, a nie przez wstawianie nowych genów. Fakt, że te zmiany mogą nie być trwałe, może nawet być ciekawą metodą ochrony patentów.


A co z zastosowaniem terapeutycznym? CRISPRoff miałby tutaj niewiarygodny potencjał. Za każdym razem, kiedy wyłączenie genu w danej populacji komórek miałoby korzystne efekty, ta technologia mogłaby działać. Przykładem, jaki przedstawiono jak dotąd, jest choroba Alzheimera. Część postępowania tej choroby powoduje nabudowywanie się białka tau w neuronach. Gdyby dało się znacząco zmniejszyć ekspresję białka tau w komórkach mózgowych, mogłoby to spowolnić lub nawet zatrzymać chorobę.


Pozostaje jednak wielka trudność – jak docierać do żywych komórek w całym organizmie? Te techniki działają świetnie w hodowlach komórkowych w probówce, ale nie mamy jeszcze dobrego mechanizmu do dostarczania CRISPR do docelowej populacji komórek w żywym stworzeniu. To jest zbyt duży temat, by poruszać go dzisiaj, wystarczy więc powiedzieć, że jest kilka proponowanych metod, z których każda ma potencjał. Żadna jednak nie jest wspaniała. Mają problem z dotarciem do wystarczającej liczby komórek docelowych i z unikaniem wpływania na komórki, które nie są ich celem. Jak dotąd używanie CRISPR w celach terapeutycznych dotyczy wyjmowania komórek z ciała, zmieniania ich przy pomocy CRISPR, a następnie wkładanie ich z powrotem. To działa dla krwi lub szpiku kostnego, ale nie będzie działało dla mózgu. Niektóre tkanki mogą być łatwiejsze, takie jak siatkówka. Moglibyśmy, na przykład, wstrzyknąć CRISPR do płynu w oku, który jest w kontakcie z siatkówką. Inne narządy nie są jednak tak oddzielone i byłoby trudno wycelować w nie w ten sposób. Może dałoby się wycelować w mózg przez płyn rdzeniowy?


Sama technologia CRISPR rozwinęła się znacznie bardziej niż jej terapeutyczne zastosowania, częściowo dlatego, że badania na żywych ludziach są trudniejsze i dużo wolniejsze. Dopiero w przyszłości zobaczymy terapeutyczny potencjał CRISPR i może okazać się, że jest bardziej ograniczony  niż mieliśmy nadzieję.


Tak czy inaczej, CRISPRoff jest zdumiewającym osiągnięciem i co najmniej będzie potężnym narzędziem badawczym.

 

A CRISPR Genetic On-Off Switch

NeuroLogica Blog, 13 kwietnia 2021

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Steven Novella 

Neurolog, wykładowca na Yale University School of Medicine. Przewodniczący i współzałożyciel New England Skeptical Society. Twórca popularnych (cotygodniowych) podkastów o nauce The Skeptics’ Guide to the Universe. Jest również dyrektorem Science-Based Medicine będącej częścią James Randi Educational Foundation (JREF), członek Committee for Skeptical Inquiry (CSI) oraz członek założyciel Institute for Science in Medicine. Prowadzi blog Neurologica.

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1466 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Przepływ genów od neandertalczyków i denisowian do ludzi „współczesnych” i odwrotnie   Coyne   2024-03-14
Wejdź – skoro nalegasz   Tonhasca Júnior   2024-03-09
Czy “bezpłciowe” bakterie tworzą biologiczne gatunki?   Coyne   2024-03-06
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09
Po co badać przestrzeń kosmiczną?   Jacoby   2023-01-04
Rdzenni Amerykanie żądają doczesnych resztek pumy z Griffith Park   Coyne   2023-01-03
Świetny artykuł o epigenetyce   Coyne   2022-12-30
Śmiało podążaj tam, gdzie nie dotarł jeszcze żaden owad   Tonhasca Júnior   2022-12-28

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk