Crispr: je to dobrý nápad ' upgrade ' naše DNA?

Crispr: is it a good idea to ‘upgrade’ our DNA?

Běží na guardian.co.ukTento článek s názvem “Crispr: je to dobrý nápad ' upgrade ' naše DNA?” napsal Zoë Corbyn, pro pozorovatele na neděli 10. května 2015 06.30 UTC

V loňském roce Tony Perry z myší, které by byly hnědé srstnaté místo toho vyrostou bílá. Že Perry, molekulární embryologie na univerzitě v Bath, Vylepšený, jejich srst barvy není nic nového – vědci dělali takzvanou knock-out myši, v němž jsou zakázány některé geny, vzhledem k tomu, že technika byl vynalezen v 1989. Je to dlouhá a těžkopádný postup, který spočívá v kombinaci kousky DNA v embryonálních kmenových buňkách a chov myší.

Ale Perry, Kdo publikoval svou studii v prosinci, nepoužil tuto metodu. Místo toho použil novou úpravu genomu technologie, která byla při vědeckém světě útokem bylo vyvinut od bakteriální imunitní systém v 2012, a zobrazí se práce v lidských buňkách v 2013.

Mocný nástroj, známý jako Crispr, umožňuje přesné a snadné manipulaci DNA v jádře libovolné buňky. Proveďte manipulace v spermie, vajíčko, nebo jeden buňky embrya, které se právě chystá zahájit replikaci DNA, a mohou se stát trvale uzavřen v tzv zárodečné linie, Chcete-li být zděděny budoucí generace. Pomocí postupu na zárodečné linie, Perry inaktivovaná klíčový gen pro myš barvy srsti.

Ale Perry práce přidána unikátní vzkvétat. On dělal úprav v jedné buňky myší embryo – což je, jak většina zvířat zárodečné linie úpravy podle Crispr bylo provedeno do data –, ale dříve, během procesu hnojení, vstříknutím Crispr komponenty a myši spermie do vajíčka myši současně. Je to stejná technika – intracytoplazmatická injekce spermie (ICSI) -široce používaný v IVF. A fungovalo to. "To nebo obdobné přístupy může jednoho dne lidského genomu cílení nebo úpravy během raného vývoje,"bere na vědomí studii zveřejněné v časopise Vědecké zprávy. Je-li lidské zárodečné linie úprava kdy musely být použity klinicky, začlenění Crispr do fáze IVF ICSI je, jak by mohlo být.

Tato vyhlídka tantalises Perry, protože to zvyšuje možnost vytvářet potomstvo, které nesou riziko nebo snížení rizika některých genetických chorob. Perry to naznačuje, že by mohli být jednoho dne možné opravit škodlivé mutace v genu BRCA1 a zastavit někdo dědění této predispozice k rakovině prsu. "Budete schopni vymýtit ze své potomky,"Říká.

Crispr může být myšlenka jako molekulární nůžky vedeni satnav. Nůžky jsou enzym DNA-řezání; zástřih na konkrétním místě v DNA buňky určené vědci pomocí zakázkových průvodce molekula, jediný krátký kus RNA, DNA je chemické bratranec. Enzym DNA-řezání je známá jako Cas9, Proto technika se často píše s Crispr-Cas9.

Genom úpravy dochází jako rákosí buněk přirozeně opravit přestávka od nůžky. Opravy buňky často není dostatečně přesná pro gen, který byl řez pokračovat v práci a gen je účinně vyřadilo z provozu nebo vypnuto. Složitější dosáhnout, i když přesnější, geny mohou být rovněž opraveno nebo zcela nové geny přidán, pokud nový kus DNA je, společně s Crispr stroje. Stává se oprava v průběhu procesu buněčné opravy.

Zárodečné linie genomu editace je vysoce kontroverzní, i pro lékařské účely. Rozvoji genetického inženýrství v sedmdesátých letech došlo od "poměrně nerušeně" konsensus že lidské zárodečné linie genetické modifikace – s obavy vyvolává o"Bůh" a "designér děti"-je mimo hranice, říká Peter Mills, asistent ředitele Nuffieldova Rada UK pro bioetiku a Rady vedení v genomu editace. Podle Unesco Všeobecná deklarace o lidském genomu a lidských právech, zárodečné linie zásahy "by mohlo být v rozporu s lidskou důstojnost".

Britská vláda rozhodnutí letos v únoru aby mitochondriální substituce v klinice zabránit embrya vyvíjet s mitochondriální onemocnění, forma zárodečné linie terapie, byl založen na základě toho, že obsahují malé množství DNA mitochondrií se nachází mimo buněčné jádro. Neexistuje žádná modifikace DNA v jádře, reálné věci, které nás, kteří jsme.

Crispr testovatelů Jennifer Doudna.
Crispr testovatelů Jennifer Doudna.

Ale je tu také nikdy dříve nástroj dostatečně účinný nebo dostatečně spolehlivé, aby vážně uvažovat o vedení lidského genetického inženýrství. Další přesné genomu editační nástroje – zinek prst nukleázou (ZFN) a Talen – byly asi déle, ale Crispr je mnohem jednodušší a levnější využít, urychluje aplikace vědy a potenciál. "Revoluce je v aplikaci access,"říká Dana Carroll, biochemik na University of Utah, který pracuje na zlepšení nástrojů. "Technologie se vyvíjí velmi rychle."

Potenciál pro úpravu lidé váží na mysli některých vědců, zejména od té doby minulý měsíc zveřejnění čínské knihy které uvedeny pomocí Crispr genomu úprava lidských embryí pro první čas. (Cílem bylo odstranit vadu genu, která způsobuje krevního thalassemia beta- a neschopné embrya, které nelze mít za následek narození živého dítěte, byly použity.)

V stanovisko kus zveřejněné v časopise Věda v březnu, Skupina amerických vědců pod vedením Crispr testovatelů Jennifer Doudna z Kalifornské univerzity, Berkeley Doporučené kroky "silně odradit" Jakékoli pokusy o zárodečné linie změna terapie, které by produkovaly upravovat genom člověka, zatímco sociální a etické dopady jsou považovány za. Oni volají po mezinárodní setkání, aby zvážily příslušná cesta vpřed pro použití. "Zkusíme to teď je použita technologie v způsoby, které lidé mohou cítit velice nepříjemné o,"říká, že Doudna.

Druhá skupina psaní v deníku Příroda šli dál, navrhuje moratorium na výzkum kde jsou upravovány lidské zárodečné buňky ze strachu, kde by mohlo vést. Odpor by měl upravené narodit se člověk mohl, varují, poškodit práci rozvíjet genomu editace terapie pro dospělé a děti, kde změny nepřenesou. "Lidé nemusí odtrhnout od sebe nuance,"říká Edward Lanphier, prezident a CEO Kalifornie-založený Sangamo Biosciences, který sleduje práce.

Skutečně, použití Crispr v-reprodukční buňky – somatických buněk – mohl vyléčit mnohé nemoci. Vědci věří, že je pravděpodobné, že se na kliniku dříve. Tyto změny může být trvalé na jednotlivé buňky, jelikož tyto buňky množí nebo zůstávají naživu dlouho, ale oni nejsou zděděny budoucí generace. "To nemá žádný z etické zátěž, kterou tyto kroky směrem k modifikace zárodečné linie by osazování,"říká Dana Carroll.

Nevýhodou je, že použití Crispr na somatických buňkách je mnohem složitější: lidé mají bilionů buněk a mnoho různých buněčných typů. Šťourat genomu stroje musí být dodány do dostatečný podíl buněk specifický problém k dosažení léčebného účinku.

Prozatím, Crispr je novinka pro všechny somatických buněk, úprava terapie vstoupili klinických hodnocení. Ale Jennifer Doudna očekává, že jim začít během několika let. "Je-li jdou dobře, Myslím, že jsme mohli vidět schválené therapeutics do deseti let,"Říká. V laboratoři mezitím, použití lidských somatických buněčných kultur a zvířecí modely, Vědci experimentují s léčbou nemocí včetně srpkovité chudokrevnosti, těžké kombinované imunodeficience (SCID), beta thalasémií, hemofilie, svalové dystrofie a cystická fibróza. (Přístup pro tyto poruchy jednoho genu je založena na přidávání nový kus DNA k nápravě vadného genu.)

Nové firmy – jiným medicína, Crispr terapie, Intellia terapie – se objevily, licenční technologie Crispr pro rozvoj somatických buněk pro kliniku. Nikdo dosud neoznámila, které nemoci se sleduje a právní bitva kolem kdo přesně vlastní práva na Crispr technologií zuří. Ale Intellia má dohodu s farmaceutického giganta Novartis zaměřit na rakovinu a genetické poruchy vzniklé v krvinkách.

Úpravy somatických buněk je druh upgradu dřívější techniku pro léčení poruchy jednoho genu, známé jako genové terapie. To byl nejprve vyzkoušeli v devadesátých letech a hit nezdary. Ale v 2012 první genová terapie v Evropě, - k léčbě nemoci, ve kterém osoba postrádá protein potřebný k rozebrat tukových molekul - byl schválen.

Genová terapie zavádí zcela nový pracovní kopie genu, který zahrnuje náhodně do genomu pro práci vadná jedna. Genomu úprav se liší v tom, že je přesně cílena stávající vadného genu pro knock-out nebo korekce. To znamená, že tento gen nastavení nezmění, Takže lékaři ani nemá dělat starosti, že zahrne někde, že způsobuje další geny neúmyslně zapnout, ani že gen nebude fungovat jako normální, například předložením není správné množství bílkovin.

"Daří se vše přírodní,"říká Jennifer puk, SCID odborník na Kalifornské univerzitě, San Francisco, Kdo je prozkoumat potenciál Crispr léčit nemoci. Notoricky, v rané studie pro léčbu SCID pomocí genové terapie, gen náhradní začleněna do nešťastné umístění a způsobila leukémii v pěti 20 pacientů léčených. Tento problém byl vyřešen, ale technika může ještě být obtížné získat právo.

Lidská embrya v laboratoři.
Lidská embrya v laboratoři. Fotografie: Bloomberg prostřednictvím Getty Images

Jednou z výzev sdílí Crispr a genová terapie je jak získat gen – nebo Crispr stroje – uvnitř buněk. Metody jsou přijaty z genové terapie k zapouzdření a doručit ji rozmezí od modifikované viry na nanočástice. Všechny jsou stále ani zdaleka dokonalý. "Lidé tvrdě pracují na dobírku a to je problém, který bude vyřešen,"říká, že Doudna. "Ale to není řešeno dnes."

Dodávka je usnadněno, nicméně, Když lze odstranit buňky pro úpravy. Jakmile mimo tělo se může být vyčištěna, rozšířena v kultuře, a zkontrolovány pomocí sekvenování genomu k zajištění že úprav byla úspěšná. To znamená, že rané klinické dopady Crispr se pravděpodobně v léčbě genetických chorob v krevních buňkách jako asplenií, SCID a beta thalasémií. Lékaři jsou zběhlí v získávání krve a kostní dřeně (bohatá na krevní kmenové buňky, dávají vznik všech ostatních krevních buněk), Izolace konkrétní buňky pro manipulaci, a pak znovu implantují. Kde nelze odebrat buňky pro léčbu nemoci bude vyžadovat více práce. To zahrnuje hemofilie, svalová dystrofie, a cystická fibróza, které vznikají převážně v játrech, svalů a plic buňkách.

Smysl pro to, co budoucnost Crispr to by mohlo platit může být viděn v průběhu Sangamo Biosciences, což je klinicky zkoušení somatických buněk úprava terapie pro HIV se předpokládá do konce roku údaje o účinnosti. "Cílem je mít funkční lék na HIV,"říká Edward Lanphier. To by nechal pacient přestat brát antiretrovirální léky pro řadu let.

Proces využívá starší technologii ZFN, pro které je společnost držitelem práv duševního vlastnictví. Cílem, založeno na replikaci vzácné přirozeně se vyskytující mutace, které někteří lidé se díky odolné vůči infekci HIV, je vypnout CCR5 genu u pacientů T-buněk – druh bílých krvinek důležité pro imunitní systém. Tento gen produkuje protein, používaný k zadání těchto buněk a způsobují infekce HIV.

ZFNs se dal do práce mimo tělo na buňky získané z krve pacienta. Upravené buňky jsou vráceny v naději, že vytváření obyvatel HIV-rezistentní T-buněk, které mohou bojovat virus. Stejně jako s Crispr, zakázku ZFNs, které přicházejí jako pár kde proteinové struktury obsahující zinek molekuly se vodicích, vyjmout DNA v přesné umístění – CCR5 gen – před buňky přirozené, ale nepřesné opravný proces kopy v, vykrajování gen. "To opravdu ilustruje sílu přístupu k léčbě onemocnění,"říká Jennifer Doudna.

Mezitím, zda editace lidské zárodečné linie nemá žádné klinické budoucnost bude záviset na být schopen to udělat přesně a bezpečně dostatečně, a také zda společnost považuje za přijatelné. Závěrem čínské studie bylo, že jsou stále významné technické problémy vyřešit dříve, než klinické aplikace Crispr pro editaci embrya je možné. Problémy patří "off cíl" účinky, v případě, že DNA je také kousek v místech by nemělo být, a "genetické mozaicismus", kde výsledek má směs buněk upravená a neupravená. Nicméně, Mnozí věří, že věci se zlepší s více výzkumu. To ještě není dostatečně bezpečné, říká Robin Lovell-odznak, výzkumník, který studuje zárodečných buněk biologie v institutu Francis Crick, ale "to tam poměrně brzy".

Jaké konkrétní léčebné použití možné uvažovat? Pro Lovell-odznak nejsou mnoho. Preimplantační genetická Diagnostika (PGD) – embryo screening vybrat ty, které s sebou určitá rizika onemocnění – je již používán pro dlouhý seznam genetických podmínek včetně gen BRCA1, Ten poukazuje. Ale připouští, že Crispr může mít místo, když jsou postiženy více embryí, jako v případě mužů, kteří jsou neplodní nebo dílčí úrodné, protože mutace na chromozomu Y. Mužského embrya (produkované IVF) bude mít tu samou mutaci.

Nicméně, jiní vidí širší použití. Na rozdíl od embrya screeningu, úpravy zárodečné linie nebude vyžadovat více embryí, nichž některé páry nemají. To by mohlo snadno řešit více genetické podmínky, kde najít nedotčeny embrya je výzva. A nebude zahrnovat, budou zrušeny všechny embrya, což někteří lidé cítí nesvůj. "Existuje argument pro inženýrství genomu embrya k opravě geny, které jasně předurčují k nemoci,"říká Perry.

Někteří lidé mohou dokonce, že to důležité používat Crispr pro lepší lidi, ne jen preventivně vymýtit onemocnění. Existují varianty genu, poskytujícími Extra silné kosti, nízké riziko Alzheimerovy choroby nebo virovou rezistenci, jako HIV. Mimo to, Co o vylepšení například žijí déle, lepší poznání, nebo změněné fyzické atributy? "Jsem si jistý, že jsou širší lidské vlastnosti, které lidé by chtěli být schopen modulovat,"říká Dana Carroll. Ale dodává, že v současné době tyto trochu více genetické vlastnosti těžko by v upravit, protože jsme plně nerozumí jejich základ, natož jaké nezamýšlené důsledky by mohlo dojít k.

Spojené království má opatrně progresivní regulační systém, který by se vztahovaly na vývoji lidské zárodečné linie editace. Jakýkoliv výzkum zárodečných buněk je třeba mít licenci lidském oplodnění a embryologii (HFEA). Je zapotřebí souhlas Parlamentu pro terapeutické využití. Podle seznamu výzkumných projektů, které používají lidská embrya v současné době provádí v Británii od Reprodukcní, žádný mohou představovat genom editace. Ale Lovell-odznak říká, že si je vědom "několik skupin" v Británii zájem o využití "odpovědět na některé otázky základní výzkum". (Mezitím hlavní veřejné sponzor výzkumu v USA – NIH – říká to nebude financovat jakékoliv využívání genové úpravy technologií v lidských embryí.)

Je možné, konsenzus proti úpravě lidé mohli změnit, říká Peter Mills, Přidání, že Nuffieldova Rada plánuje zprávu zvážit etice lidské zárodečné linie editace. Tam byl nový sociální porozumění dosáhl ve Velké Británii s mitochondriální rozhodnutí; Přechod od jednoduše výběrem lidských embryí s úpravou je. "Můžete léčit [jaderné DNA] jako omezení, které není přes nebo prahovou hodnotu, která velmi pečlivě překročíš,"Říká.

Je-li to přesně a bezpečně, lidské zárodečné linie terapie je možnost, kterou Doudna říká, že je určitě otevřený. "Lidé si pohodlně s technologií,"Říká, odvoláním, jak postupem času společnost stala se uvolnilo o využívání IVF. "Mám podezření, že to bude stejný."

guardian.co.uk © Guardian News & Media Limited 2010

Publikováno pomocí Guardian News Feed plugin pro WordPress.