Prawda

Sobota, 24 lipca 2021 - 10:55

« 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     Wyślij artykuł do znajomego:     Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1220 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Nieuchwytny neuron babci   Novella   2021-07-22
Cierpienie i pytanie, czy przestaniemy jeść mięso   Koraszewski   2021-07-14
Czy nadchodzi hydroponika?   Novella   2021-07-13
Raport Unii Europejskiej o glifosacie   Novella   2021-07-10
Dlaczego ideologii nie należy mieszać z nauką   Coyne   2021-06-30
Nagonka na Izrael grasuje w stowarzyszeniach nauk ścisłych, medycyny i edukacji   Chesler   2021-06-24
Szczęśliwi pracoholicy   Witkowski   2021-06-03
Propaganda w wykonaniu nauczycieli akademickich   Chesler   2021-06-02
Ewolucja wielokomórkowości   Novella   2021-05-07
Polityczna polaryzacja jest przesadzona   Novella   2021-05-04
Wrotki były kiedyś sztandarową grupą istot bez seksu, a teraz sądzi się, że ukradkiem odstawiają szybkie numerki   Coyne   2021-04-22
Błędna historia antykolonializmu   Tupy   2021-04-21
Mayflower wyrusza w podróż raz jeszcze   Koraszewski   2021-04-19
Genetyczny przełącznik CRISPR   Novella   2021-04-16
Wielkie zdarzenie oksydacyjne   Novela   2021-04-09
Kiedy panika klimatyczna zlewa się z kulturą anulowania   Lomborg   2021-04-06
Czy wykształceni ludzie są bardziej antysemiccy?   Albert Cheng i Ian Kingsbury   2021-04-05
Nieoczekiwana historia i cudowny sukces szczepionek   Ridley   2021-03-31
Innowacja jest geograficznie zlokalizowanym i chwilowym zjawiskiem   Ridley   2021-03-29
Czy gąbki są najbliższymi krewnymi pozostałych zwierząt?   Coyne   2021-03-26
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Wracamy do raju?   Łukaszewski   2021-03-18
Ślimakowi morskiemu odrasta tułów z odciętej głowy, czyli “autotomia z kleptoplastią”   Coyne   2021-03-15
Ewolucyjne korzyści udawania ofiary   Clark   2021-03-11
Ludzie i wymieranie megafauny   Novella   2021-03-10
Banany edytowane przez CRISPR   Novella   2021-03-02
Nikczemne grzyby naśladują kwiaty trawy, by ułatwić własne rozmnażanie się   Coyne   2021-02-26
Co zabiło megafaunę Ameryki Północnej?   Novella   2021-02-25
Stresy i nowe szczepy wirusa   Ridley   2021-02-12
EWOLUCJA wirusa Covid-19   Coyne   2021-02-10
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Najmniejszy gad (i owodniowiec) świata: BARDZO mały kameleon   Coyne   2021-02-05
Dlaczego kocimiętka i matatabi doprowadzają koty do szaleństwa? Grupa badaczy mówi, że te rośliny mogą chronić je przed komarami   Coyne   2021-02-02
Bądźcie sceptyczni wobec wideo pokazujących “skutki uboczne” szczepionki   Novella   2021-01-28
Szaleństwo odnawialnej energii   Ridley   2021-01-23
Głębia ludzkiej historii   Novella   2021-01-19
Dlaczego szczepionki mRNA mogą zrewolucjonizować medycynę?   Ridley   2021-01-02
Szczepionka mRNA na koronawirusa: świadectwo ludzkiej pomysłowości i mocy nauki   Coyne   2021-01-01
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Centrala muszek owocowych: Bloomington Drosophila Stock Center   Coyne   2020-12-29
Pierwszy raport o używaniu narzędzi przez pszczoły: rodzimy gatunek używa grudek łajna, by odeprzeć drapieżne szerszenie   Coyne   2020-12-23
Nie – żadne chi nie istnieje   Novella   2020-12-21
Moc nauki dostarczyła najlepszej możliwej wiadomości w tym koszmarnym roku   Ridley   2020-12-18
Szczątkowa cecha ptaków, która mogła być funkcjonalna u przodków: zdalne wyczuwanie drgań dziobem (nadal czynne u kiwi)   Coyne   2020-12-16
Paradoks wielce niedoskonałego dobra   Koraszewski   2020-12-11
Nasiona roślin ewoluują, by upodobnić się odchodów antylopy, a oszukane żuki gnojowe odtaczają i zagrzebują nasiona   Coyne   2020-12-10
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
Czy problem zwijania białka został rozwiązany?   Coyne   2020-12-05
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
Intensywne zbieranie leczniczej rośliny przez ludzi prowadzi do ewolucji nowych kolorów liści i kwiatów   Coyne   2020-11-28
Jak ewoluuuje altruizm?   Coyne   2020-11-25
Filozof zainfekowany efektem potwierdzenia wyjaśnia, dlaczego ewolucja dowodzi Boga   Coyne   2020-11-23
Według nowych badań są cztery gatunki pingwinów białobrewych, a nie tylko jeden   Coyne   2020-11-19
Gra w łajdactwo, by zrozumieć łajdaków   Novella   2020-11-18
Ewolucja psów   Novella   2020-11-09
Genomowa i ewolucyjna analiza wymarłego kota szablozębnego   Coyne   2020-10-31
Zakład Simon-Ehrlich po 40 latach   Gale L. Pooley   2020-10-23
Używające narzędzi mrówki budują struktury, by spijać roztwór cukru w pojemnikach, nie topiąc się   Coyne   2020-10-22
Czego pandemia nauczyła nas o nauce?   Ridley   2020-10-19
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Covid 19 może przejmować kontrolę nad receptorami bólu, uśmierzając ból i podnosząc szerzenie się choroby: możliwy rezultat doboru naturalnego   Coyne   2020-10-15
Znowu wrzawa, że “teoria ewolucji wywrócona”, ale jak zwykle, robią z igły widły   Coyne   2020-10-13
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 4. Rzekome znaczenie dryfu genetycznego w ewolucji   Coyne   2020-10-09
Chromosomy Y ludzi, neandertalczyków i denisowian   Novella   2020-10-08
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 3. Rzekome znaczenie epigenetyki w ewolucji   Coyne   2020-10-07
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Uprawy GMO i wzrost plonów   Novella   2020-09-28
Książka o psychologii ewolucyjnej, która pokazuje wartość tej dziedziny – ale nie wartość memów   Coyne   2020-09-22
Przyjemności seksu i jagód   Ridley   2020-09-18
Czy można falsyfikować naukowe teorie? Naukowiec odpowiada, że “nie”   Coyne   2020-09-12
Naukowe pismo “Nature” przystaje do Przebudzonych twierdząc, że zarówno płeć, jak gender są niebinarne   Coyne   2020-09-09
Wybór ostatecznej wolności   Witkowski   2020-09-07
Polio zlikwidowane w Afryce   Novella   2020-09-05
Czy wyrazy ludzkiej twarzy są uniwersalne w okazywaniu emocji?   Coyne   2020-09-02
Barwny erudyta J.B.S. Haldane   Coyne   2020-08-28
Modelowanie zbijania się pingwinów cesarskich w gromadę: każdy dostaje równie dużo ciepła   Coyne   2020-08-25
Jak algorytmy wpływają na twoje życie   Novella   2020-08-24
Z okazji dziewięćdziesiątych urodzin Thomasa Sowella   Jacoby   2020-08-22
Prawdziwie długa szyja: 6-metrowy wodny gad z triasu z szyją długości 2,7 metra   Coyne   2020-08-19
Wątrobiane duszki   Novella   2020-08-17
Rozrzedzanie krwi bez groźby krwawienia   Novella   2020-08-14
Nowy raport: Bakteria po stu milionach lat nadal żywa!   Coyne   2020-08-08
Modlitwa to nie jest lekarstwo   Nowella   2020-08-07
Maleńki, 10-centymetrowy dinosaur, który zjadał owady   Coyne   2020-08-06
Piękny skoczek, który upodabnia się do mrówki   Coyne   2020-08-03
Urodziny Rosalind Franklin!   Cobb   2020-07-31
Kondor wielki: ptak, który rzadko kiedy macha skrzydłami   Coyne   2020-07-28
Czy ludzie byli w Nowym Świecie ponad 30 tysięcy lat temu?   Coyne   2020-07-26
Oszaleć na punkcie nietoperzy w czasach korony i politykierstwa   Collins   2020-07-25
Dwa gatunki dały zdolną do życia hybrydę, mimo że rozeszły się 150 milionów lat temu   Coyne   2020-07-23
Niccolo Tartaglia jego tajemnica   Jacoby   2020-07-20
Akcja afirmatywna w wieloetnicznym narodzie   Hyams   2020-07-17
Dekolonizacja ewolucji (i Darwina) była nieunikniona   Coyne   2020-07-15
Filtr mózgu (czyli czego nie widzimy)   Novella   2020-07-14
Homeopatia jest bezwartościowa a czasami szkodliwa   Novella   2020-07-10
Pięć błędnych wyobrażeń o ewolucji: jedno jest wątpliwe, jedno niesłuszne   Coyne   2020-07-08
Wiecznie kurczący się tranzystor i wynalezienie Google   Ridley   2020-07-06
Postmodernizm: filozofia, która stoi za naszymi wojnami kulturowymi i postępującym nihilizmem   Hill   2020-07-02

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa



 Palestyńskie weto



Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo


Żołnierz IDF



Prawo powrotu


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