Vědci nalezli úpravu genu s CRISPR, který je těžce odolný

Hackování lidského genomu se již dlouho stalo pro divadlo sci-fi divadla, protože se zdálo, že je to fantasticky nemožné a je tak snadno připraveno pro zlověstné fráze.

Ale od té doby, co se vědci v 90. letech podařilo mapovat lidský genom, se zdá, že genetika lidí se méně podobá beletrii a podobně jako předpokládaný cíl lékařského výzkumu.

ReklamaZveřejňujeme

Stále se obáváme, že se lidským genomem budeme dědit dědičnými způsoby, i když pomocí genetického inženýrství k léčení nemocných začíná skutečný pokrok. Je nelegální editovat dědičnou DNA v mnoha zemích, i když ne ve Spojených státech. Ale ponechali jsme diskusi o etických důsledcích a ořechů a šroubů regulace, které mají být vyřešeny, jak se technologie dostává do dosahu.

Ale v roce 2012 se stalo okamžitou dilema to, co kdysi vypadalo jen jako budoucí možnost.

To je, když molekulární biologka Kalifornská univerzita Jennifer Doudna Ph.D. a někteří kolegové nastíněli novou metodu genetického inženýrství nazvanou CRISPR-Cas9 v příspěvku v časopise Science. Stručně řečeno, technologie dovoluje vědcům, aby odstranili problematické části DNA, postup s hlubokým potenciálem k léčbě ničivých genetických onemocnění, jako je Huntingtonova choroba.

Několik skupin vyvolalo alarm, že je nyní čas. To už není science fiction. Dr. George Daley, Harvardské léčebné centrum

CRISPR-Cas9 by také mohl potenciálně přeprogramovat geny, které způsobují genetické onemocnění, jako je srpkovitá anémie a Huntingtonova nemoc, slibující univerzální lék.

reklamaZveřejnění

Vědci a regulátoři se vyhnuli.

"Vzhledem k tomu, že problémy s úpravou genomu, obzvláště embrya, jsou nyní mnohem bezprostřednější a více závislé, to je důvod, proč řada skupin vyvolala poplach, že je nyní čas. To už není science fiction, "řekl doktor George Daley, Ph.D., biolog z kmenových buněk v Harvard Medical Center.

Ale kritici říkají, že proces, který řídí, zda a jak změníme své lidské genetické dědictví, je slapdash, vyloučení a znesvěcený příslibem zisku pro ty, kteří mohou profitovat z léčení rakoviny nebo genetické nemoci - pro nějakou subjektivně nežádoucí genetickou vlastnost.

Čtěte více: Harvard, MIT Značka CRISPR pro úpravu genu je mnohem výkonnější »

A Eureka Moment

Technicky bylo možné upravit DNA od poloviny 70. let, kdy Paul Berg, Ph.D., kultivovanou lidskou DNA v bakteriích E. coli v jeho Stanfordově laboratoři. Tyto časné metody však byly náročné na práci a byly nespolehlivé.

ReklamaZveřejňovat

Doudna (vyslovil DOWD-na) vstoupil do debaty o lidském inženýrství náhodou. Expert na RNA, byla vyzvána, aby pomohla některým kolegům vyšetřit, jak bakterie bojují proti virům.

Postupně se ukázalo, že bakterie identifikují a cílí bity virové DNA pomocí procesu nazývaného CRISPR-Cas9. Když se bakterie poprvé setká s virem, ukládá trochu DNA. Později tato DNA slouží jako "nejžádanější" plakát. Pokud bakterie znovu narazí na stejný virus, napadá to tím, že odtrhne známý vzor DNA.

Doudna a její kolegové si rychle uvědomili, že vědci se mohou na bakteriálním procesu vrátit k úpravě DNA - ať už patří k viru, zemědělské rostlině nebo lidské bytosti.

Reklama

"Myslela jsem si, že pokud by to mohlo fungovat v živočišných nebo rostlinných buňkách, mohlo by to být velmi, velmi užitečný a velmi výkonný nástroj. Upřímně jsem si tehdy ani neuvědomil, jak silný, "řekl Doudna NPR v rozhovoru v roce 2014. (Odmítla požádat Healthline o rozhovor s odkazem na svůj profesionální cestovní plán.)

Síla nového přístupu nezůstala bez povšimnutí.

ReklamaZveřejňovat

Na jaře čínští badatelé, kteří metodu CRISPR-Cas9 použili na lidských embryích, zveřejnili své výsledky v americkém časopise.

Embrya nebyla životaschopná a přístup nefungoval tak dobře, jak se očekávalo, ale zpráva poslala vlnu poplachu prostřednictvím vědecké komunity a odhalila, jak silné je pokušení použít CRISPR k modifikaci dědičných lidských DNA.

Během několika dnů od publikace tým na Kalifornské univerzitě v San Diegu (UCSD) oznámil úspěch pomocí CRISPR na ovoce mušek. Provedli změny v genech pár páření ovocných mušek a zajistili, že znak, který vložili, bude předán všem potomkům. Tento druh genetického inženýrství se nazývá "genová cesta. "

Reklama

Vědci UCSD si představovali přístup k tomu, aby lépe myši a ovoce létaly pro výzkum, ale důsledky byly jasné: Mohli bychom rychle změnit celý druh, včetně nás samotných, pomocí CRISPR.

Minulý týden britští vědci požádali britský úřad pro humánní fertilizace a embryologii o povolení genomu lidských embryí uložených v klubech pro plodnost. Plánují používat životaschopné embrya, ale slibují, že po jejich úpravě nebudou implantovat.

ReklamaZveřejňovat

Čtěte více: Nová technologie umožňuje vědcům zaměřit se na HIV, rakovinné buňky »

Pohled do minulosti k léčbě futuristické technologie

Mezitím Doudna a další vědci, etiky a právníci začali bojovat s etickými výzvami CRISPR.

V lednu se Doudna a malá skupina představitelů Spojených států se setkali v Napa v Kalifornii, aby diskutovali o tom, co dělat s džinem, který nechali vyklouznout z láhve.Paul Berg, který byl průkopníkem genetického inženýrství se svým objevem rekombinantní DNA v roce 1975, byl tam.

Skupina se bavila od konference Berg, která se konala v roce 1975 na Asilomar Conference Grounds, nedaleko Monterey, Kalifornie, aby rozhodla, jak by věda mohla pokračovat v genetickém inženýrství. Tato schůzka je velmi známá jako důkaz, že vědci mohou bezpečně zvládnout kontroverzní a potenciálně destruktivní nástroje.

Na jaře několik účastníků setkání v Napa - včetně Doudny, Berg a Harvardovy Daley - zveřejnilo pozici, která tvrdila, že CRISPR by neměl být používán na reprodukční DNA nebo na zárodečných buňkách. Ale řekli, laboratorní výzkum by měl pokračovat.

Na konci letošního roku se mezinárodní vědecká mozková věc sblíží na Washingtonu, D. C., a začne navrhnout plán možných limitů pro CRISPR. Úsilí se vyhnulo dopředu, což odráží naléhavost této záležitosti.

Jelikož se setkává pouze s pozvánkou na summitu sponzorovanou Národní akademie věd, inženýrství a medicíny a jejími protějšky v Británii a Číně, kritici tvrdí, že je odsouzena k neúspěchu, protože vylučuje klíčové otázky a příležitost veřejná poznámka.

Národní akademie říkají, že pro členy veřejnosti bude omezené uspořádání míst.

Pokud CRISPR představuje "přílivový posun ve smyslu toho, jak si myslíme o sobě jako o bytosti", jak to Daley říká, jaký je nejlepší způsob, jak rozhodnout o tak důležitém problému?

Šejla Jasanoffová, Ph.D., profesorka vědních a technických studií na Harvardově Kennedyově škole, si myslí, že prosincová schůzka již zopakuje některé z poruch konference Asilomar.

Vědci společnosti Asilomar se zaměřili na produkty včasného genetického inženýrství, které by mohly být použity pro biologické zbraně a staraly se hlavně o rizika úniku z laboratoře.

Neočekávali, co se ukázalo jako vytrvalá a dlouhotrvající debata o geneticky modifikovaných (GM) organismech, která měla závažné důsledky pro farmáře, ekologisty a těžká agropotravinářská firma, jako je Monsanto.

"V retrospektivním pohledu lze vidět dlouhý, někdy tragický, diskusi o geneticky modifikovaných plodinách … jako o obnovení globálních občanů všech rozměrů genetického inženýrství, které Asilomar vyloučil," napsal Jasanoff v opačném námitku summit příští generace o genetickém inženýrství.

Čtěte více: Získejte fakta o genomice vs. genetice »

Klonování peněz?

Vědci, kteří se shromáždili u společnosti Asilomar, neměli nic společného s komerčními aplikacemi svého výzkumu. Ale s Bayh-Dole Act z roku 1980, profesoři a univerzity získaly finanční zájem na tom, jak byly jejich objevy komercializovány.

Jejich obchodní zájmy mohly ovlivnit jejich volbu, aniž by se na mezinárodní schůzce zabývala otázkou používání CRISPR v zemědělských rostlinách a zvířatech, a to i v případě, že debata o nich pokračuje.

Doudna se zabývá třemi z deseti společností, které se již vytvořily v naději, že komercionalizují úpravu genu CRISPR.Jedna společnost, Caribou Bio, má výslovně zájem o zemědělské aplikace.

"Dokud skončíte získáním jednoho semena, který funguje, jste v pořádku," řekl Shanks.

Bylo by těžké najít někoho v biotechnologickém světě, který nemá zájem, protože všichni principálové v tomto rozhovoru mají to, co vypadá jako konflikt zájmů. Marcy Darnovský, Centrum pro genetiku a společnost

Ale finanční zájmy Doudny v jejím objevu jsou pravidlem spíše než výjimkou.

Michael Kalichman řídí Centrum etiky a společnosti UCSD. Popisuje Doudnovu zapojení do obchodní činnosti své práce jako součást své práce jako vedoucí výzkumné laboratoře v post-Bayh-Dole světě.

"Vaším úkolem je pokusit se o to prodat," řekl. "Doudna v tom neskrývá své zájmy. "

V místnosti vědců, lékařů a univerzitních právníků jsou všechny názory barveny penězi.

"Máme jen lidi, kteří mají finanční zájmy, kteří dělají nejen rozhodnutí, která budou aplikována, ale přicházejí s otázkami, které se budou ptát," řekl Darnovský.

Kalichman, jehož kariéra "uzavřela" zákon Bayh-Dole, říká, že zákon vedl k rychlejšímu přechodu od čistého výzkumu k klinickým aplikacím. Ale to také dělá prostor pro předpojatost.

"Otázka zní:" Systém finančních zájmů vytváří předpojatost k tomu, že vidí určité věci? "a odpověď se zdá být ano," řekl.

Čtěte více: DNA syntetická očkovací látka může chránit před virem MERS »

V úvodníku na CRISPR - nazvaný" Rozvážná cesta vpřed pro genomické inženýrství a zárodečnou genetickou modifikaci "- Doudna, Daley, Berg a další říkají, že výzkumníci by měli zkoumat, jak funguje CRISPR na lidských embryích - dokud nikdo neimplantuje modifikované embrya.

"Argumentují, že editace lidských zárodočních buněk (gaméty a časné embrya) pro výzkumné účely by se měla okamžitě posunout vpřed, zatímco dialog o sociálních a etických důsledcích používání modifikovaných zárodečných buněk k zahájení těhotenství probíhá," uvedl Darnovský z redakce.

Další výzkum, tvrdí kus, nám poskytne více informací o tom, jak fungují zárodečné změny - nebo, stejně jako v čínské studii, ne.

"Říkají to" rozumná cesta vpřed, "řekl Darnovský. "Ale bylo by to snadné ji přečíst jako" Pokud náš výzkum prokáže, že můžeme bezpečně a přesně upravit zárodečnou linii, bude to argument pro pokračování v tvorbě geneticky modifikovaných organismů. ""

Bylo to jen asi deset let od prvního čtení lidského genomu. Měli bychom být opatrní, než začneme přepisovat to. Eric Lander, Široký institut

Doudna popsal metodu CRISPR jako metodu pro úpravu textu, který jsme zadali v textu přírody. Její metafora má za úkol udělat neuvěřitelně komplikovaný proces, který je pochopitelný pro nevědomce. Ale to také skrývá rizika rutinní úpravy genu: Reálnost je, že kniha lidské genetiky je napsána v jazyce, který sotva rozumíme.

"Od prvního čtení lidského genomu to bylo jen asi deset let. Měli bychom být opatrní, než začneme přepisovat to, "říká Eric Lander, Ph.D., vedoucí širšího institutu, napsal ve své práci ops na CRISPR.

Široký institut soutěží s Laboratoří západního pobřeží Doudny na pokroky v CRISPR a zabývá se soudním řízením toho, kdo má patenty.

Lander souhlasí s tím, že bychom se neměli dotýkat dědičných DNA, ale dělá prostor pro "možnou výjimku pro opravu těžkých genů monogenní choroby v těch několika málo případech, kdy neexistuje žádná alternativa. "Co když vědci výzkumu Doudna a britští vědci již žádají, aby slibovali lék na ničivé genetické onemocnění, jako je například Huntingtonův případ od případu, ale zcela odstraní genovou mutaci?" Veřejnost by pravděpodobně požadovala přístup k tomuto léku.

Co kdyby se ukázalo, že se zdá, že to, co vypadalo jako lék, mělo výrazné nežádoucí genetické vedlejší účinky, které nebyly zřejmé až do příští generace?

"Získat z brilantního pozorování něco, co pomáhá masám, je komplikované," řekl Jasanoff.