Prawda

Piątek, 29 marca 2024 - 05:47

« Poprzedni Następny »


Po raz pierwszy użyto edytowania genów CRISPR do leczenia zaburzenia genetycznego – anemii sierpowatej


Jerry A. Coyne 2019-08-08

Zdjęcie sierpowatych czerwonych krwinek  z artykułu w ”New York Times”
Zdjęcie sierpowatych czerwonych krwinek  z artykułu w ”New York Times”

Ta medyczna interwencja, która może ostatecznie nie udać się, jest niemniej pierwsza, przynajmniej według artykułu NPR. Nie jestem całkiem pewien, że istotnie jest pierwsza, popatrzcie więc na dyskusję poniżej. „Precedensowy” aspekt nie jest jednak ważny. Ważne jest to, że jeśli ta terapia działa, to otwiera całą nową panoramę leczenia zaburzeń genetycznych.


CRISPR, jak opisałem w recenzji z książki w 2017 roku  w „Washington Post”, jest metodą precyzyjnego edytowania genów, która wyrosła z badań podstawowych: obserwacji dziwnych, powtarzających się sekwencji w bakteryjnym DNA. Te powtarzające się sekwencje okazały się być zmagazynowanym wirusowym DNA, którego bakteria używa do precyzyjnego cięcia najeźdźczych wirusów, których DNA odpowiada zmagazynowanym sekwencjom.  


Dzięki tej obserwacji cała grupa ludzi, jak to opisałem w moim artykule, rozwinęła CRISPR jako system do edytowania DNA w wielu organizmach, a teraz używa się go do edytowania DNA u ludzi. CRISPR jest niezwykłą technologią, której – kiedy działa poprawnie, a nie zawsze tak jest – można użyć do wycięcia z DNA organizmu wadliwego genu lub części wadliwego genu i zastąpienia go normalnie funkcjonującym genem. Można tego użyć do zmiany DNA na dowolny sposób, jaki chcesz: do wstawienia pożądanych genów do roślin uprawnych lub zwierząt, do zmiany DNA w zamrożonym embrionie twojego potomka, żeby mu, na przykład, dać brązowe oczy zamiast niebieskich. Teoretycznie jest możliwe zmienienie zarówno DNA w gametach (plemniku i jajeczkach) tak, by zmiana była na trwałe dziedziczona przez potomków, albo też zmienić DNA w samym organizmie w sposób, który nie jest dziedziczony.  


Tę ostatnią metodę zastosowano w próbie wyleczenia z wyniszczającej choroby, anemii sierpowatej. Pacjentką jest Afro-Amerykanka, Victoria Gray (34 lata) z Mississippi, leczona w Nashville. Z czasem terapii podda się 45 innych pacjentów w wieku od 18 do 35 lat. Nie ma na razie wyników, ale jeśli to zadziała, będzie to pierwszy krok ku leczeniu rozmaitych chorób genetycznych. (Choroby muszą polegać na zmianach w DNA, ponieważ CRISPR działa przez zastąpienie jednego genu innym.)  


W tym wypadku chorobę powoduje nieprawidłowa budowa hemoglobiny (patrz poniżej): zastąpienie jednego aminokwasu (kwasu glutaminowego w normalnej hemoglobinie, Hb-S), a jest to spowodowane przez zmianę w jednym nukleotydzie w DNA, kodującym łańcuch β hemoglobiny. (Cząsteczka hemoglobiny ma dwa łańcuchy α i dwa β.) Ta zmiana jest mutacją z kodonu GAG, który koduje kwas glutaminowy, na GTG, który koduje walinę. Gen β-hemoglobiny jest na chromosomie 11 (mamy 46 chromosomów, w 23 parach).


Ta jedna zmiana nukleotydu spośród 3,3 miliarda w naszym genomie daje wyniszczającą chorobę, ponieważ zmutowana hemoglobina powoduje, że czerwone krwinki przybierają sierpowaty kształt, dając cały zespół  osłabiających i bolesnych objawów: zniszczenie stawów, udary (sierpowate komórki zatykają układ krążenia), uszkodzenia śledziony, anemię i infekcje. Większość chorych umiera wkrótce po czterdziestce.


Olbrzymia przewaga Afro-Amerykanów wśród chorych w USA jest ważna, ponieważ anemia sierpowata występuje niemal wyłącznie wśród ludów o zachodnioafrykańskim pochodzeniu.


Jest to słynna historia ewolucyjna: gen anemii sierpowatej, kiedy w organizmie jest tylko jedna jego kopia obok „normalnego” genu, nie powoduje choroby, ponieważ tworzy się wystarczająco dużo normalnych czerwonych krwinek, by zapobiec chorobie. Chorujesz tylko jeśli odziedziczysz dwie kopie genu “Hb-S” . Innymi słowy, geny dające chorobę działają jako „recesywne”. Niemniej wielu ludzi w Afryce subsaharyjskiej i Indiach cierpi na tę chorobę: ocenia się, że na całym świecie dotkniętych jest cztery miliony ludzi, a 43 miliony jest „nosicielami” – ludźmi, którzy nie mają objawów, bo mają tylko jedną kopię zmutowanego łańcucha β w swoim DNA.


Dlaczego tak wyniszczający gen trwa w populacji? Dlaczego dobór naturalny nie zredukował częstotliwości jego występowania niemal do zera? Jest tak, ponieważ jeśli jesteś nosicielem jednej kopii i nie chorujesz, zmniejsza to twoje ryzyko śmierci z powodu malarii w stosunku do ludzi z dwoma „normalnymi” genami. Nie jest jasne, dlaczego tak jest, ale z pewnością ma to coś wspólnego ze zmienionym środowiskiem hemoglobiny we krwi, co redukuje wzrost malarycznych pierwotniaków. (Komary, działające jak lotne strzykawki, przenoszą pierwotniaki z człowieka na człowieka.) Tak więc dostosowanie reprodukcyjne (oceniane według przeżycia) trzech typów wygląda następująco: HbS/HbA (heterozygota) jest najlepiej dostosowana, ponieważ nie ma choroby i jest chroniona przed malarią (która często jest śmiertelna); HbA/HbA (normalne homozygoty) mają wysokie, ale trochę niższe dostosowanie, (ponieważ mogą chorować na malarię); i typ HbS/HbS jest genotypem z anemią sierpowatą, większość nie ma dzieci, bo są bardzo chorzy.


Okazuje się, że “heterozygota” ma w tym wypadku najwyższe dostosowanie, więc obie postaci genu są zachowane w populacji niezależnie od tego, że w każdym pokoleniu rodzi się pewna liczba ludzi z HbS/HbS, którzy są skazani na cierpienie i śmierć. To pokazuje, że genetyka i biologia nie tworzą optymalnej sytuacji czyli nie wszyscy są heterozygotami. Jest to jednak niemożliwe, bo natura genetyki dyktuje, że heterozygoty segregują te dwa allele w każdym pokoleniu. Ewolucyjna dynamika korzyści dla heterozygot utrzymuje zły gen w populacji: wielu nosicieli jest chronionych przed malarią,ale 25% potomstwa dwojga takich nosicieli choruje na anemię sierpowatą.  


Gen Hb-S znajduje się więc na ogół tam, gdzie śmiertelna malaria jest endemiczna: w zachodniej Afryce i w Indiach (oraz w częściach Bliskiego Wschodu).


Zbieżność dystrybucji endemicznej malarii (pierwsza ilustracja) z dystrybucją allelu Hb-S (druga ilustracja) jest uderzająca i jest kolejnym dowodem, że obecność malarii jest odpowiedzialna za ewolucyjne utrzymywanie się szkodliwego allelu Hb-S:



Zdjęcie sierpowatych czerwonych krwinek  z artykułu w ”New York Times”.



Ponieważ czarni ludzie w Ameryce pochodzą głównie od zachodnich Afrykanów sprowadzonych tutaj jako niewolnicy, gen trwał w populacji i dlatego Afro-Amerykanie są niemal jedynymi ludźmi w USA, którzy chorują na anemię sierpowatą.  (Częstotliwość genu spada jednak, ponieważ malaria nie jest endemiczna w USA – eliminując ewolucyjną przewagę nosicieli genu – a także małżeństwa z białymi zredukowały jego częstotliwość wśród czarnych).


Tę historię wszyscy opowiadamy nauczając o ewolucji, ponieważ jest to jeden z bardzo nielicznych wypadków, jakie znamy, w których heterozygota dla jednego genu jest lepsza niż każda z homozygot.


Anemia sierpowata jest niemal nieuleczalna, chociaż u niektórych ludzi przeszczep szpiku może się jej pozbyć. Jest to jednak bolesny proces i często nie udaje się. Obecnie badacze pobrali komórki macierzyste pacjentki z anemią sierpowatą. Te komórki mogą zróżnicować się w szpik kostny, który produkuje czerwone krwinki. Badacze zmieniają DNA tych komórek przy pomocy CRISPR i wstrzykują je z powrotem pacjentce, mając nadzieję, że osiądą w kościach i będą produkowały normalne czerwone krwinki, eliminując chorobę. Artykuł  NPR poniżej (kliknij na zrzut z ekranu) opisuje terapię otrzymaną przez panią Gray.


Można by sądzić, że edytują sam gen hemoglobiny β, by zamienić paskudny kodon GAG w GTG, ale używają innej taktyki. Najpierw zabijają chemioterapią szpik kostny pacjentki, pozbywają się komórek, które produkują krwinki sierpowate, a potem zastępują je genetycznie zmienionymi komórkami macierzystymi, by pozwolić płodowej hemoglobinie (pierwszej hemoglobinie, jaką produkujemy, która normalnie ustaje w wieku czterech miesięcy) na przetrwanie. Mają nadzieję, że ta płodowa hemoglobina będzie działała jak  Hb-A i wyleczy chorobę. Nie jestem pewien, dlaczego robią raczej to niż wstrzyknięcie komórek macierzystych z edytowanym kodonem GTG w genie hemoglobiny β, ale musi być łatwiej używać zmodyfikowanej hemoglobiny płodowej niż edytować gen anemii sierpowatej.


Jeśli to zadziała, a oczywiście może się nie udać (zabicie szpiku kostnego może zabić pacjentkę, wstrzyknięte, zmienione komórki macierzyste mogą nie przyjąć się, itd.) będzie to rewolucja i użycie tej obiecującej nowej technologii do złagodzenia wielkiego cierpienia. Trzymam palce.


Artykuł poniżej, który pojawił się w styczniu, wyjaśnia, dlaczego leczenie Victorii Gray może nie być naprawdę pierwsze. Jest pierwszym użyciem zmienionych przy pomocy CRISPR komórek pobranych od pacjenta, by wyleczyć anemię sierpowatą, ale nie jest pierwszym użyciem płodowych, produkujących hemoglobinę komórek do leczenia choroby. Także zmienione przy pomocy CRISPR komórki użyto do leczenia pacjentów z inną chorobą genetyczną – powodująca ślepotę – podobno z pewnym sukcesem.


<h2 class=\

These Patients Had Sickle-Cell Disease. Experimental Therapies Might Have Cured Them.

Success against sickle-cell would be “the first genetic cure of a common genetic disease” and could free tens of thousands of Americans from agonizing pain.

The New York Times


Istnieje więc pewne zamieszanie co do tego, czy Victoria Gray rzeczywiście jest pierwsza, ale to nieważne. Jest możliwe, że jest pierwszą pacjentką z anemią sierpowatą, która otrzyma zmodyfikowane przez CRISPR komórki w próbie zastąpienia jej wadliwej hemoglobiny rodzajem hemoglobiny (płodowej), która może działać. Mam żarliwą nadzieję, że tak będzie i że uwolni ją to od choroby, z którą zmaga się od dzieciństwa. A potem dziesiątki tysięcy pacjentów będą mogły otrzymać tę terapię, choć oczywiście, nie zadziała to u wszystkich. 


CRISPR, jak powiedziałem w mojej recenzji, niesie olbrzymią obietnicę leczenia chorób genetycznych, a nawet wyeliminowania ”chorobowych genów” z linii zarodkowej (plemników i jajeczek). Zawiera także obietnicę genetycznego modyfikowania roślin i zwierząt, choć uważane jest za nieetyczne używanie tej metody do eugenicznych manipulacji u ludzi, jak na przykład dawania dzieciom wyższego wzrostu lub większej inteligencji. Ale to i tak nie działałoby zbyt dobrze, ponieważ cechy takie jak wzrost i inteligencja, na tyle, na ile są genetyczne, opierają się na wielu genach, a nie da się edytować ich wszystkich. Ani też ta terapia nie byłaby użyteczna dla chorób wielogenowych, takich jak nadciśnienie rodzinne, które także opiera się na wielu genach. Ale dla chorób spowodowanych jednym genem, takich jak anemia sierpowata lub choroba Huntingtona, CRISPR jest właściwym podejściem.


I ostatnia lekcja: CRISPR, z wszystkimi korzyściami i obietnicami, wyłonił się z badań podstawowych: pozornie przyziemnego sekwencjonowania bakteryjnego DNA. Konsekwencje tej pracy były absolutnie nieprzewidywalne.  


Nigdy nie wiadomo, jakie korzyści dla ludzkości mogą pojawić się z takich badań podstawowych. Już to samo jest powodem, by finansować badania podstawowe, które nie są skierowana bezpośrednio na poprawienie dobrostanu ludzkości, ale oczywiście, są także inne powody – największym jest to, że wiedza o wszechświecie jest korzyścią samą w sobie, niezależnie od tego, czy czyni nasz gatunek inteligentniejszym, zdrowszym lub wyższym.  


h/t: Matthew Cobb


A medical first:CRISPR gene-editing used to treat a genetic disorder – sickle cell anemia

Why Evolution Is True, 1 sierpnia 2019

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne

Emerytowany profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków. Jest również jednym ze znanych "nowych ateistów" i autorem książki "Faith vs Fakt". Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.
 

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Kameleon przekazuje różne informacje różnymi częściami ciała   Yong   2013-12-14
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
Wielki skandal z biopaliwami   Lomborg   2013-12-19
Przedwczesna wiadomość o śmierci samolubnego genu   Coyne   2013-12-22
Czy jest życie na Europie?   Ridley   2013-12-22
Nowa data udomowienia kotów: około 5300 lat temu – i to w Chinach   Coyne   2013-12-26
Na Zeusa, natura jest przeżarta rują i korupcją   Koraszewski   2013-12-26
Proces cywilizacji   Ridley   2013-12-28
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Żebropławy, czyli dziwactwa ewolucji   Coyne   2013-12-30
Czy może istnieć sztuka bez artysty?    Wadhawan   2013-12-30
Zderzenie mentalności   Koraszewski   2014-01-01
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Delfiny umyślnie narkotyzują się truciznami rozdymków   Coyne   2014-01-04
Długi cień anglosfery   Ridley   2014-01-05
Ciemna materia genetyki psychiatrycznej   Zimmer   2014-01-06
Co czyni nas ludźmi?   Dawkins   2014-01-07
Twoja choroba na szalce   Yong   2014-01-08
Czy mamut włochaty potrzebuje adwokata?   Zimmer   2014-01-09
Pradawne rośliny kwitnące znalezione w bursztynie   Coyne   2014-01-10
Ratując gatunek możesz go niechcący skazać   Yong   2014-01-11
Ewolucja ukryta w pełnym świetle   Zimmer   2014-01-13
Koniec humanistyki?   Coyne   2014-01-15
Jak poruszasz nogą, która kiedyś była płetwą?   Yong   2014-01-16
Jak wyszliśmy na ląd, kość za kością   Zimmer   2014-01-19
Twoja wewnętrzna mucha   Cobb   2014-01-22
Ukwiał żyje w antarktycznym lodzie!   Coyne   2014-01-25
Dlaczego poligamia zanika?   Ridley   2014-01-26
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Ewolucja i Bóg   Coyne   2014-01-29
O delfinach, dużych mózgach i skokach logiki   Yong   2014-01-30
Dziennikarski „statek upiorów” Greg Mayer   Mayer   2014-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Moda na kopanie nauki   Coyne   2014-02-03
Neandertalczycy: bliscy obcy   Zimmer   2014-02-05
O pochodzeniu dobra i zła   Coyne   2014-02-05
Sposób znajdowania genów choroby   Yong   2014-02-07
Czy humaniści boją się nauki?   Coyne   2014-02-07
Kiedy zróżnicowały się współczesne ssaki łożyskowe?   Mayer   2014-02-10
O przyjaznej samolubności   Koraszewski   2014-02-12
Skąd wiesz, że znalazłeś je wszystkie?   Zimmer   2014-02-15
Nauka odkrywa nową niewiedzę o przeszłości   Ridley   2014-02-18
Żyjące gniazdo?   Zimmer   2014-02-19
Planeta tykwy pospolitej   Zimmer   2014-02-21
Nowe niezwykłe skamieniałości typu “Łupki z Burgess”   Coyne   2014-02-22
Dziennik z Mozambiku: Pardalota   Naskręcki   2014-02-23
Wskrzeszona odpowiedź z kredy na “chorobę królów”   Yong   2014-02-26
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Spojrzeć ślepym okiem   Yong   2014-03-02
Intelektualne danie dnia  The Big Think   Coyne   2014-03-04
Przeczołgać się przez mózg i nie zgubić się   Zimmer   2014-03-05
Gdzie podziewają się żółwiki podczas zgubionych lat?   Yong   2014-03-10
Supergen, który maluje kłamcę   Yong   2014-03-14
Idea, którą pora oddać na złom   Koraszewski   2014-03-15
Zwycięstwa bez chwały   Ridley   2014-03-17
Twarde jak skała   Naskręcki   2014-03-18
Pasożyty informacyjne   Zimmer   2014-03-19
Seymour Benzer: humor, historia i genetyka   Cobb   2014-03-21
Kto to był Per Brinck?   Naskręcki   2014-03-23
Potrafimy rozróżnić między przynajmniej bilionem zapachów   Yong   2014-03-25
Godzina Ziemi czyli o celebrowaniu ciemności   Lomborg   2014-03-27
Słonie słyszą więcej niż ludzie   Yong   2014-03-30
Niebo gwiaździste nade mną, małpa włochata we mnie   Koraszewski   2014-03-31
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Najstarsze żyjące organizmy   Coyne   2014-04-03
Jak zmienić bakterie jelitowe w dziennikarzy   Yong   2014-04-06
Eureka! Sprytne wrony to odkryły   Coyne   2014-04-07
Sukces upraw GM w Indiach   Lomborg   2014-04-09
Wirus, który sterylizuje owady, ale je pobudza   Yong   2014-04-12
Przystosować się do zmiany klimatu   Ridley   2014-04-14
Jeden oddech, który zmienił planetę   Naskręcki   2014-04-16
Najgorsze w karmieniu komarów jest czekanie   Yong   2014-04-17
Kłopotliwa podróż w przyszłość   Ridley   2014-04-19
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Seksizm w nauce o jaskiniowych owadach   Coyne   2014-04-26
Musza bakteria zaprasza inne muszki na uczty owocowe   Yong   2014-04-27
Zachwycający rabuś, który liczy sto milionów lat   Cobb   2014-04-28
Mądrość (małych) tłumów   Zimmer   2014-04-29
Tak bada się ewolucję inteligencji u zwierząt   Yong   2014-05-02
Fantastyczna mimikra tropikalnego pnącza   Coyne   2014-05-03
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Pomidory tworzą pestycydy z zapachu swoich sąsiadów   Yong   2014-05-07
Potrawy z pasożytów   Zimmer   2014-05-08
Technologia jest często matką nauki, a nie odwrotnie   Ridley   2014-05-09
Montezuma i jego flirty   Coyne   2014-05-11
Insekt dziedziczy mikroby z plemnika taty   Yong   2014-05-12
Polowanie na nietoperze   Naskręcki   2014-05-14
Zmień swoje geny przez zmianę swojego życia   Coyne   2014-05-15
Obrona śmieciowego DNA   Zimmer   2014-05-17
Gdzie są badania zwierzęcych wagin?   Yong   2014-05-20
Niemal ssaki   Naskręcki   2014-05-21
Zobaczyć jak splątane są gałęzie drzewa   Zimmer   2014-05-23
Dlaczego ramiona ośmiornicy nie plączą się   Yong   2014-05-24
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Wąż zgubiony i ponownie odnaleziony   Mayer   2014-05-28
Niespodziewani krewni mamutaków   Yong   2014-05-30
Trochę lepszy  świat   Ridley   2014-05-31
Tam, gdzie są ptaki   Mayer   2014-06-01
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Jestem spełniony   Naskręcki   2014-06-04

« 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


&#8222;Choroba&#8221; przywrócona przez Putina


&#8222;Przebudzeni&#8221;


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