CRISPR-geeninmuokkaus ja sairaus
Sisällysluettelo:
- Miten geenien muokkaus toimii
- Aikuisten ja lasten hoito, ei alkioita
- Inhimillisen taudin ehkäiseminen epäsuorasti
Nyt, kun geeni-muokkaus -geeni on tyhjästä, mitä haluat ensin?
Vauvat, joilla on "täydelliset" silmät, ylikokoinen älykkyys ja hiukan elokuvan tähden karismaa?
MainosMainosTai maailma, jolla ei ole tautia … ei vain perheellesi, vaan jokaiselle perheelle maailmassa?
Viimeaikaisten tapahtumien pohjalta monet tiedemiehet pyrkivät kohti jälkimmäistä.
Aiemmin tässä kuussa Oregon Health & Science -yliopiston tiedemiehet käyttivät geeninmuokkaustyökalua korjatakseen sairauden aiheuttavan mutaation alkiossa.
MainosTekniikka, joka tunnetaan nimellä CRISPR-Cas9, kiinnitti mutaation alkioiden ydinaseettomiin DNA: han, joka aiheuttaa hypertrofista kardiomyopatiaa, joka on yhteinen sydänsairaus, joka voi johtaa sydämen vajaatoimintaan tai sydämen kuolemaan.
Tämä on ensimmäinen kerta, kun tämä geeninmuokkaustyökalu on testattu kliinisesti laadukkailla ihmisen munilla.
MainosMainosJos joku näistä alkioista istutettiin naisen kohtuun ja annettiin kehittyä täydellisesti, vauva olisi ollut vapaa geenin taudista aiheuttavasta variaatiosta.
Tällaisia hyödyllisiä muutoksia olisi myös siirretty tuleville sukupolville.
Yksikään tässä tutkimuksessa olevista alkioista istutettiin tai sen annettiin kehittyä. Kokeilun onnistuminen tarjoaa kuitenkin lyhyen katsauksen CRISPR-Cas9: n potentiaaliin.
Voimmeko kuitenkin koskaan pystyä gene-muokkaamaan maailmaa, jolla ei ole tautia?
Miten geenien muokkaus toimii
Geneettisen sairauden säätiön mukaan yli 6 000 ihmisen perinnöllistä sairautta on olemassa.
MainosMainosTutkijat voisivat teoriassa käyttää CRISPR-Cas9: tä korjaamaan jokin näistä sairauksista alkioon.
Tällöin ne tarvitsevat sopivan kappaleen RNA: n kohdistamiseksi vastaaviin perintöaineksen osiin.
Cas9-entsyymi leikkaa DNA: n kyseisellä paikalla, jolloin tutkijat voivat poistaa, korjata tai korvata spesifisen geenin.
MainosJoissakin geneettisissä sairauksissa voi kuitenkin olla helpompi käsitellä tätä menetelmää kuin toiset.
"Useimmat ihmiset keskittyvät ainakin alkuvaiheessa sairauksiin, joissa on todellakin vain yksi geeni tai rajoitettu määrä geenejä, ja heitä todella ymmärretään", tiedejohtaja Tudan Hochstrasser Kalifornian innovatiivinen genomitekniikan instituutti kertoi Healthlinelle.
MainosmainosYhdessä geenissä olevan mutaation aiheuttamat sairaudet ovat sirppisolusairaus, kystinen fibroosi ja Tay-Sachs-tauti. Nämä vaikuttavat miljooniin ihmisiin maailmanlaajuisesti.
Tällaiset sairaudet ovat kuitenkin paljon suurempia kuin sairaudet, kuten sydän- ja verisuonitaudit, diabetes ja syöpä, jotka tappavat miljoonat ihmiset ympäri maailmaa joka vuosi.
Geenitekniikka - yhdessä ympäristötekijöiden kanssa - edistää myös lihavuutta, mielenterveysongelmia ja Alzheimerin tautia, vaikka tutkijat työskentelevät edelleen ymmärtäväisesti tarkasti.
MainosTällä hetkellä useimmat CRISPR-Cas9-tutkimukset keskittyvät yksinkertaisiin sairauksiin.
"Tekniikan avulla on kehitettävä monia asioita, jotta se voisi päästä paikkaan, jossa voisimme koskaan soveltaa sitä johonkin näistä polygeenisistä sairauksista, joissa useat geenit osallistuvat tai joilla yhdellä geenillä on useita vaikutuksia, "Sanoi Hochstrasser.
MainosMainosAikuisten ja lasten hoito, ei alkioita
Vaikka "suunnittelija vauvat" saavat paljon huomiota tiedotusvälineissä, paljon CRISPR-Cas9-tutkimusta keskittyy muualle.
"Useimmat ihmiset, jotka työskentelevät tämän kanssa, eivät toimi ihmisalkioissa", Hochstrasser sanoi. "He yrittävät selvittää, miten voimme kehittää hoitoja ihmisille, joilla on jo sairauksia. "
Tällaiset hoidot hyödyttäisivät lapsia ja aikuisia, jotka jo elävät geneettisellä taudilla, samoin kuin ihmisiä, jotka kehittävät syöpää.
Tämä lähestymistapa voi myös auttaa 25 miljoonaa - 30 miljoonaa amerikkalaista, joilla on yksi yli 6 800 harvinaisesta sairaudesta.
"Gene-muokkaus on todella tehokas vaihtoehto harvinaisille sairaille", sanoi Hochstrasser. "Voit teoreettisesti tehdä vaiheen I kliinisen tutkimuksen kaikkien maailman ihmisten kanssa, joilla on tietty [harvinainen] kunto ja paranna niitä kaikkia, jos se toimii. "
Harvinaiset sairaudet aiheuttavat harvemmin kuin 200 000 ihmistä Yhdysvalloissa joka kerta, mikä tarkoittaa sitä, että lääkeyrityksille on vähemmän kannustimia kehittää hoitoja.
Näitä vähemmän yleisiä sairauksia ovat kystinen fibroosi, Huntingtonin tauti, lihasdystrofit ja tietyt syöpätyypit.
Viime vuonna Kalifornian yliopistossa Berkeleyn tutkijat edistyivät kehittämässä ex vivo -terapiaa - jossa otat soluja ihmiseltä, muokkaat niitä ja palaat elimistöön.
Tämä hoito koski sirppisolusairautta. Tässä tilassa geneettinen mutaatio aiheuttaa hemoglobiinimolekyylejä pysymään yhdessä, mikä vääristää punasoluja. Tämä voi johtaa verisuonten tukkeutumiseen, anemiaan, kipuun ja elimen vajaatoimintaan.
Tutkijat käyttivät CRISPR-Cas9: n geneettisesti konstruoimaan kantasoluja sarveiskalvatautomutaation korjaamiseksi. Sitten ne injektoivat nämä solut hiiriin.
Kantasolut siirtyivät luuytimeen ja kehittyivät terveiksi punasoluiksi. Neljä kuukautta myöhemmin nämä solut löytyivät edelleen hiiren verestä.
Tämä ei ole parannuskeino taudista, koska keho jatkaisi punaisten verisolujen syntymistä, joilla on sirppisolusairausmutaatio.
Mutta tutkijat ajattelevat, että jos riittävästi terveitä kantasoluja juurtuu luuytimeen, se voi vähentää taudin oireiden vakavuutta.
Enemmän työtä tarvitaan, ennen kuin tutkijat voivat kokeilla tätä hoitoa ihmisissä.
Kiinan tutkijoiden ryhmä käytti viime vuonna samanlaista tekniikkaa kohtelemaan ihmisiä aggressiivisella keuhkosyöpään liittyvällä tavalla - ensimmäinen tällainen kliininen tutkimus.
Tässä tutkimuksessa tutkijat muokkivat potilaiden immuunisoluja poistaakseen geenin, joka osallistuu solun immuunivasteen pysäyttämiseen.
Tutkijat toivovat, että geneettisesti muokattujen immuunisolujen kiinnittämisen jälkeen kehoon tulee voimakkaampi hyökkäys syöpäsoluihin.
Tällaiset hoitomuodot saattavat myös vaikuttaa muihin verisairauksiin, syöpätauteihin tai immuunijärjestelmän ongelmiin.
Mutta tietyt taudit ovat haastavampia kohdella tätä tapaa.
"Jos sinulla on esimerkiksi aivojen häiriö, et voi poistaa henkilön aivoja, tehdä geenien muokkaamista ja palauttaa sen sitten", Hochstrasser sanoi. "Joten meidän on selvitettävä, kuinka saada nämä reagenssit paikkoihin, joita heidän täytyy olla kehossa. "
Inhimillisen taudin ehkäiseminen epäsuorasti
Kaikkiin ihmisen sairauksiin ei johdu genomin mutaatioita.
Vektoriin tarttuvat taudit, kuten malaria, keltakuume, dengue-kuume ja unihäiriöt, tappaa vuosittain yli miljoona ihmistä.
Monet näistä sairauksista välittävät hyttysiä, mutta myös punkit, kärpärit, kirput ja makean veden etanat.
Tutkijat pyrkivät käyttämään geenien muokkaustapoja vähentääkseen näiden tautien tiemaksua ihmisten terveydelle ympäri maailmaa.
"Voisimme mahdollisesti päästä eroon malariasta teknisten hyttysien avulla, jotka eivät voi välittää malariaa aiheuttavaa loista," Hochstrasser sanoi. "Voisimme tehdä tämän käyttämällä CRISPR-Cas9-tekniikkaa, jotta tämä ominaisuus voitaisiin viedä läpi koko hyttysten populaation nopeasti. "
Tutkijat käyttävät myös CRISPR-Cas9: ta" suunnittelija "-ruokien luomiseen.
DuPont hiljattain käytti geenien muokkausta tuottaakseen uuden lajikkeen vahamaista maissia, joka sisältää suurempia määriä tärkkelystä, jolla on käyttöä elintarvikkeissa ja teollisuudessa.
Modifioidut viljelykasvit voivat myös auttaa vähentämään aliravitsemuksesta johtuvia kuolemia, mikä vastaa lähes puolta kaikista alle 5-vuotiaiden lasten kuolemista maailmassa.
Tutkijat voisivat mahdollisesti käyttää CRISPR-Cas9 -tuotetta luomaan uusia lajikkeita, jotka ovat tuholaiskestäviä, kuivuutta kestävät tai sisältävät enemmän mikroravintoaineita.
CRISPR-Cas9: n yksi etu perinteisiin kasvinjalostustottumuksiin verrattuna on se, että tutkijat voivat lisätä yhden geenin liittyvältä luonnonvaraisesta kasvista kotieläiminä olevalle lajikkeelle ilman muita ei-toivottuja piirteitä.
Maatalouden geneettinen muokkaus voi myös siirtyä nopeammin kuin ihmisten tutkimus, koska vuosien laboratorio-, eläin- ja ihmiskudosten tutkimukset eivät ole tarpeellisia.
"Vaikka kasvit kasvavat melko hitaasti," Hochstrasser sanoo, "on todella nopeampaa saada [geneettisesti muokattuja kasveja] ulos maailmasta kuin tehdä kliinistä tutkimusta ihmisissä. "
Turvallisuus ja eettiset ongelmat
CRISPR-Cas9 on tehokas työkalu, mutta se herättää myös useita huolenaiheita.
"Tällä hetkellä on paljon keskustelua siitä, miten parhaiten voidaan havaita niin sanottuja" ei-tavoite-vaikutuksia "," sanoi Hochstrasser. "Näin tapahtuu, kun [Cas9] -proteiini leikkaa jonnekin samanlaista kuin haluat, kun haluat leikata. "
Pois päältä leikkaukset saattavat johtaa odottamattomiin geneettisiin ongelmiin, jotka aiheuttavat alkion kuoleman.Muokkaaminen väärässä geenissä voisi myös luoda täysin uuden geneettisen taudin, joka siirrettäisiin tuleville sukupolville.
Vaikka CRISPR-Cas9: n avulla voidaan muokata hyttysiä ja muita hyönteisiä, se herättää turvallisuutta koskevia huolenaiheita - kuten mitä tapahtuu silloin, kun tehdään suuria muutoksia ekosysteemiin tai ominaisuuksiin väestöllä, joka ei pääse käsiksi.
On myös monia eettisiä kysymyksiä, jotka tulevat muuttamaan ihmisalkioita.
Joten CRISPR-Cas9 auttaa eroon taudin maailmasta?
Ei ole epäilystäkään siitä, että se aiheuttaa huomattavia hammaslääkkeitä monissa sairauksissa, mutta on epätodennäköistä, että ne kaikki pian paranevat.
Meillä on jo välineitä geneettisten sairauksien välttämiseksi - kuten sikiöiden ja alkioiden ennenaikaiseen geneettiseen seulontaan - mutta niitä ei käytetä yleisesti.
"Emme silti välitä tonnia geneettisiä sairauksia, koska monet ihmiset eivät tiedä, että heillä on muunnoksia, jotka voidaan periä", Hochstrasser sanoi.
Jotkut geneettiset mutaatiot tapahtuvat myös spontaanisti. Näin on useiden sellaisten syöpien osalta, jotka johtuvat ympäristötekijöistä, kuten UV-säteilystä, tupakansavusta ja tietyistä kemikaaleista.
Ihmiset tekevät myös valintoja, jotka lisäävät sydänsairauksien, aivohalvauksen, lihavuuden ja diabeteksen riskiä.
Joten jos tutkijat eivät voi käyttää CRISPR-Cas9: ta hoitaakseen hoitoja näille elämäntapaturmille - tai geneettisesti innostaa ihmisiä lopettamaan tupakoinnin ja aloittamaan pyöräilyn, nämä sairaudet viipyvät ihmisyhteiskunnassa.
"Tällaisia asioita on aina käsiteltävä," Hochstrasser sanoi. "Mielestäni ei ole realistista ajatella, että ikinä estämme jokaisen sairauden tapahtumasta ihmiseltä. ”
