Crispr: jest to dobry pomysł, aby 'uaktualnić' nasze DNA?

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

Powered by guardian.co.ukTen artykuł zatytułowany “Crispr: jest to dobry pomysł, aby 'uaktualnić' nasze DNA?” został napisany przez Zoë Corbyn, dla obserwatora w niedzielę 10 maja 2015 06.30 UTC

W ubiegłym roku Tony Perry wykonane myszy, które zostały brązowym futrze dorastają białe zamiast. To Perry, embriolog molekularny z University of Bath, manipulowane ich umaszczenie nie jest nowa - naukowcy dokonywania tzw myszy knock-out, w którym pewne geny są wyłączone, ponieważ technika została wynaleziona w 1989. Jest to długa i uciążliwa procedura, która obejmuje połączenie elementów DNA w embrionalnych komórkach macierzystych i hodowli myszy.

ale Perry, który opublikował swoje badania w grudniu, nie używać tej metody. Zamiast tego użył nową technologię genom edycji, która podjęła świat nauki przez burzę, ponieważ było opracowany z bakteryjnego układu odpornościowego w 2012, i wykazano, że Praca w komórkach ludzkich w 2013.

Potężne narzędzie, znany jako CRISPR, umożliwia precyzyjne i łatwe manipulowanie DNA w jądrze każdej komórce. Bądź manipulacje w nasieniu, jajko czy embrion jedna komórka, który jest po prostu o rozpoczęcie replikacji jej DNA, i mogą zostać trwale zamknięta w tak zwanej linii zarodkowej, być dziedziczone przez następne pokolenia. Stosując postępowanie z linii zarodkowej, Perry inaktywowane kluczowy gen umaszczenia myszy.

Ale praca Perry dodaje unikalny rozkwit. Zrobił edycji nie w jednej komórki zarodka myszy - co jest jak najbardziej zwierząt edycji linii płciowej przez CRISPR zostało zrobione do tej pory - ale wcześniej, w procesie zapłodnienia, przez wstrzykiwanie składników CRISPR i spermy myszy na jaja myszy jednocześnie. Jest to ta sama technika - ICSI (ICSI) - Szeroko stosowane w IVF. I to działało. "To czy analogiczne podejście może pewnego dnia umożliwić kierowanie ludzkiego genomu lub edycja podczas bardzo wczesnym etapie rozwoju,"Zwraca uwagę na artykule opublikowanym w czasopiśmie Raporty naukowe. Jeśli ludzka edycji linii zarodkowej były kiedykolwiek być stosowany klinicznie, zawierające CRISPR w fazie ICSI IVF sposób może być.

Taka perspektywa tantalises Perry, ponieważ podnosi możliwość generowania potomstwo, które nosić ani nie stanowią zagrożenia lub zmniejszone ryzyko wystąpienia niektórych chorób genetycznych. Perry sugeruje to może jeden dzień być możliwe w celu naprawienia szkodliwych mutacji w genie BRCA1 i zatrzymać kogoś, dziedziczenie, że predyspozycje do raka piersi. "Będziesz mieć możliwość wyeliminowania go z twoich potomków,"Mówi.

CRISPR mogą być traktowane jako nożyczek molekularnych kierowanych przez nawigacji satelitarnej. Nożyczki są enzym DNA cięcia; one ciąć w określonym punkcie w DNA komórki określonej przez badaczy przy użyciu dostosowanych cząsteczki prowadnicy, jeden krótki fragment RNA, Kuzyn chemicznej DNA. Enzym DNA cięcia jest znany jako Cas9, Stąd technika jest często przedstawiany CRISPR-Cas9.

Edycja Genom występuje jako komórka sitowie naturalnie naprawić przerwę poczynione przez nożyczek. naprawy komórki, często nie jest wystarczająco dokładne dla genu, który wycięto, aby utrzymać pracę i gen skutecznie wyeliminowany lub wyłączony. Bardziej skomplikowane do osiągnięcia, choć bardziej precyzyjne, Geny mogą być poprawione lub całe nowe geny dodaje się, gdy nowy fragment DNA znajdują się wraz z maszyną CRISPR. To zostaje poprawione w trakcie procesu naprawy komórkowej.

Montaż genomu linii zarodkowej jest wysoce kontrowersyjne, nawet w celach medycznych. Ponieważ rozwój inżynierii genetycznej w latach 70. doszło do "dość nienaruszonym" konsensus, że ludzka linii zarodkowej modyfikacja genetyczna - z obawy, że wnosi o "zabawą w Boga" i "dzieci projektant" - jest wyłączony granice, mówi Peter Mills, asystent reżysera brytyjskiego Nuffield Rady do spraw Bioetyki i ołowiu Rady w sprawie edycji genomu. Według UNESCO Powszechna Deklaracja w sprawie genomu ludzkiego i praw człowieka, Interwencje linii zarodkowej "może być sprzeczne z ludzką godnością".

Decyzja rządu Wielkiej Brytanii w lutym tego roku, aby umożliwić mitochondrialne podstawienie w klinice, aby zapobiec embrionów rozwijających się chorób mitochondrialnych, formą terapii linii zarodkowej, zostały oparte na założeniu, że niewielka ilość DNA mitochondriów zawierają znajduje się poza jądrem komórkowym. Nie ma zmiany w DNA w jądrze, prawdziwe rzeczy, które czyni nas tym, kim jesteśmy.

CRISPR współtwórcą Jennifer Doudna.
CRISPR współtwórcą Jennifer Doudna.

Ale istnieje też nigdy przedtem narzędziem okazały się wystarczająco skuteczne lub na tyle wiarygodne, aby poważnie rozważyć przeprowadzenie ludzkiej inżynierii genetycznej. Inne narzędzia do edycji precyzyjne genomu - palec cynkowy Nuclease (ZFN) i Talen - zostały wokół dłużej, ale CRISPR jest znacznie łatwiejsze i tańsze w użyciu, przyspieszanie aplikacji naukowych i potencjalnych. „Rewolucja w dostępie,”Mówi Dana Carroll, biochemik z Uniwersytetu Utah, który pracuje nad poprawą narzędzia. „Technologia rozwija się bardzo szybko.”

Potencjał modyfikujących ludzi waży w umysłach niektórych naukowców, zwłaszcza że publikacja w zeszłym miesiącu chińskiego papieru które zgłaszane przy użyciu CRISPR do genomu-Edit embrionów ludzkich po raz pierwszy. (Celem było korygować wady gen powodujący zaburzenia krwi beta-talasemię i nieżywotnych zarodków, który nie mógł dać żywego urodzenia, były użyte.)

W kawałku opinii opublikowanej w czasopiśmie Nauka w marcu, grupa amerykańskich naukowców kierowany przez CRISPR współtwórcą Jennifer Doudna z University of California, Berkeley Zalecane kroki należy podjąć, aby „zdecydowanie zniechęcać” wszelkie próby linii zarodkowej modyfikacji terapii, które produkują genomu obróbce ludzi natomiast konsekwencje społeczne i etyczne są uważane. Oni domagają się międzynarodowego spotkania rozważyć odpowiednią drogę naprzód do użytku. „Pozwala to zrobić teraz, zanim technologia jest stosowana w sposób, który ludzie mogą czuć się bardzo nieswojo,”Mówi Doudna.

Druga grupa pisząc w czasopiśmie Natura poszedł dalej, sugerując moratorium na badania gdzie ludzkie komórki rozrodcze są edytowane w obawie, gdzie może to prowadzić. powinny zostać zmodyfikowana ludzka rodzi luz może, ostrzegają, praca szkodzi opracować terapię genom edycji dla dorosłych i dzieci, gdzie zmiany nie są przekazywane. „Ludzie mogą nie nagroda poza niuansami,„Mówi Edward Lanphier, prezydent i CEO California opartej SANGAMO Biosciences, który realizuje tę pracę.

W rzeczy samej, stosując CRISPR w komórkach nie-rodnego - komórki somatyczne - może w leczeniu wielu chorób. Naukowcy uważają, że jest prawdopodobne, aby go do kliniki szybciej. Zmiany te mogą być stałe do komórek osobnika w jakim te komórki mnożą lub pozostać przy życiu przez długi czas, ale one nie są dziedziczone przez następne pokolenia. „To nie ma żadnej z tych obciążeń etycznych te kroki w kierunku modyfikacji linii zarodkowej będzie barki,”Mówi Dana Carroll.

Minusem jest to, że za pomocą CRISPR na komórkach somatycznych jest dużo bardziej złożona: ludzie mają biliony komórek i wielu różnych typów komórek. Maszyny genomu majstrować ma być dostarczony do wystarczającej proporcji poszczególnych komórek problemowych doprowadzić do efektu terapeutycznego.

Dotąd, CRISPR jest zbyt nowa dla każdej edycji komórka somatyczna terapia weszły do ​​badań klinicznych. Ale Jennifer Doudna oczekuje od nich, aby rozpocząć w ciągu kilku lat. „Jeśli idą dobrze, Myślę, że mogliśmy zobaczyć zatwierdzone terapeutycznych w ciągu dekady," ona mówi. Tymczasem w laboratorium, przy użyciu obu kultur ludzkich komórek somatycznych i modele zwierzęce, Badacze eksperymenty z leczeniem chorób oraz anemii sierpowatej, ciężki złożony niedobór odporności (SCID), beta-talasemię, hemofilia, dystrofia mięśniowa i mukowiscydoza. (Podejście do tych zaburzeń pojedynczego genu opiera się na dodanie nowego fragmentu DNA w celu skorygowania wadliwego genu.)

Nowe firmy - Editas Medycyna, CRISPR Therapeutics i Intellia Therapeutics - powstały, licencjonowania technologii CRISPR rozwijać edycji komórki somatycznej do kliniki. Nikt jeszcze nie ogłosił, które one realizują choroby i walka prawny wokół kto dokładnie jest właścicielem praw do technologii CRISPR szaleje. Ale Intellia ma umowę z farmaceutycznego giganta Novartis skupić się na raka i chorób genetycznych, które powstają w krwinkach.

Montaż komórka somatyczna to rodzaj uaktualnienia do wcześniejszej techniki do leczenia zaburzeń pojedynczego genu znane jako terapii genowej. Który został po raz pierwszy próbował w latach 90. i uderzył niepowodzeń. Ale w 2012 pierwszą terapię genową w Europie - do leczenia choroby, w których osoba brakuje białka potrzebną do zerwania cząsteczki tłuszcz - został zatwierdzony.

Terapia genowa wprowadza zupełnie nową kopię roboczą genu, który zawiera losowo do genomu, aby wykonać zadanie z jednej wadliwej. Montaż genom różni się tym, że to właśnie cele istniejącą wadliwy gen KO-out lub korekty. Oznacza to, że ustawienie genie nie zmienia, więc lekarze nie muszą się martwić, że wprowadzi gdzieś, że powoduje inne geny być przypadkowo włączony, ani że gen nie będzie działać normalnie, na przykład nie produkuje odpowiedniej ilości białka.

„Jesteś utrzymując wszystko naturalne,”Mówi Jennifer Puck, SCID ekspert z Uniwersytetu Kalifornijskiego, San Francisco, który bada potencjał CRISPR w leczeniu choroby. Notorycznie, we wczesnym badaniu w leczeniu SCID za pomocą terapii genowej, gen wymiana włączone nieszczęśliwego położenia, powodując białaczkę w pięciu 20 pacjentów leczonych. Ten problem został rozwiązany, ale technika wciąż może być trudne, aby uzyskać prawo.

embrionów ludzkich w laboratorium.
embrionów ludzkich w laboratorium. Fotografia: Bloomberg przez Getty Images

Jednym z wyzwań wspólne CRISPR i terapii genowej jest jak uzyskać gen - czy maszyny CRISPR - wewnątrz komórek. Metody są przyjmowane z terapii genowej do kapsułkowania i przekazać wybór z modyfikowanych wirusów do nanocząstek. Wszystkie są nadal dalekie od doskonałości. „Ludzie pracują ciężko na dostawy i jest to problem, który zostanie rozwiązany,”Mówi Doudna. „Ale to nie jest rozwiązany dzisiaj.”

Dostawa jest łatwiejsze, jednak, gdy komórki mogą zostać usunięte w celu edycji. Na zewnątrz korpusu mogą być oczyszczane, rozszerzony w kulturze, i sprawdzane poprzez sekwencjonowanie genomu w celu zapewnienia edycji odniosła sukces. Oznacza to, że na początku wpływ kliniczny CRISPR może być w leczeniu chorób genetycznych wynikających w komórkach krwi, takich jak anemia sierpowata, SCID i talasemia beta. Lekarze są biegli w wydobycia krwi i szpiku kostnego (bogaty w komórkach macierzystych krwi, które prowadzą do innych komórek krwi), wyizolowania poszczególnych komórek do manipulacji, a następnie ich ponowne wszczepienie. Choroby, w których komórki nie mogą być usunięte za leczenie będzie wymagało więcej pracy. Że zawiera hemofilię, dystrofia mięśniowa, i mukowiscydoza, które pojawiają się głównie w wątrobie, Komórki mięśni płuc i odpowiednio.

Poczucie przyszłych CRISPR za może posiadać widać postępu SANGAMO Biosciences, która jest klinicznie trialling somatycznej terapii komórkowej na HIV edycji z danych dotyczących skuteczności przewidywanych na koniec roku. „Celem jest mieć funkcjonalne lekarstwo na HIV,„Mówi Edward Lanphier. Który pozwoliłby przystanek pacjent przyjmujący leki antyretrowirusowe na wiele lat.

W badaniu wykorzystuje starszą technologię ZFN, dla których spółka posiada prawa własności intelektualnej. Cel, na podstawie replikacji rzadko występującą naturalnie mutację, która sprawia, że ​​niektóre osoby odporne na zakażenie HIV, polega na wyłączeniu genu CCR5 w komórkach T pacjenta - rodzaj białych krwinek znaczenie w układzie immunologicznym. Że gen produkuje białko, które HIV używa wprowadzić te komórki i powodują infekcję.

W ZFNs wprowadzane są do pracy na zewnątrz ciała komórek pochodzących z krwi pacjenta. Zmienione komórki są zwracane w nadziei stworzenia populacji HIV opornych komórek T, które mogą walczyć z wirusem. Podobnie jak w przypadku CRISPR, Specjalnie zaprojektowany ZFNs, które są w postaci pary, w którym struktura białka zawierającego cząsteczki cynku czyni przewodnich, cięcia DNA w dokładnej lokalizacji - gen CCR5 - Przed mórce naturalnych ale niedokładnych kopnięć w proces naprawy, wybijanie gen. „To naprawdę pokazuje siłę podejścia do leczenia choroby,”Mówi Jennifer Doudna.

Tymczasem, czy edytowania ludzkiej linii zarodkowej posiada wszelkie przyszłe kliniczny będzie zależeć od bycia w stanie zrobić to na tyle dokładnie i bezpiecznie, oraz czy społeczeństwo znajduje dopuszczalne. Zawarcie chińskiego badania było to, że nadal istnieją znaczne wyzwania techniczne, które należy rozwiązać przed klinicznym zastosowaniem CRISPR do edycji zarodków jest możliwe. Problemy to „off-target” efekty, gdzie DNA jest również wycięte w miejscach, to nie powinno być, i „mozaicyzm genetycznej”, W przypadku gdy wynik zawiera mieszaninę zmodyfikowanych i niezmodyfikowanych komórkach. Niemniej jednak, zdaniem wielu rzeczy ulegnie poprawie z dalszych badań. To nie jest jeszcze wystarczająco bezpieczny, mówi Robin Lovell-Badge, badacz, który studiuje biologię zarodkowych komórek na Francis Crick Institute, ale „ma zamiar dostać się tam dość szybko”.

Jakie konkretne zastosowania terapeutyczne można przewidzieć? Lovell-Badge na nie wiele. Pre-implantacja diagnostyka genetyczna (PGD) - projekcja zarodków wybrać te, które nie posiadają pewne ryzyko choroby - jest już używana przez długi listy chorób genetycznych, w tym genem BRCA1, wskazuje on,. Ale przyznaje CRISPR może mieć miejsce, gdy dotyczy wielu zarodków, tak jak w przypadku mężczyzn, którzy są bezpłodne lub sub-płodne z powodu mutacji w chromosomie Y. Wszelkie męskich zarodków (produkowane przez IVF) będą mieli tę samą mutację.

Jednak, inni widzą szersze wykorzystanie. W przeciwieństwie do badań przesiewowych zarodków, Montaż linii zarodkowej nie wymagają wielu zarodków, Niektóre pary, które nie mają. To może zająć łatwo z wieloma chorobami genetycznymi, gdzie znalezienie nienaruszone embrionów jest wyzwaniem. I to nie wiązałoby odrzucając wszelkie zarodki, które niektórzy ludzie czują się nieswojo. „Nie jest to argument dla inżynierii genomu zarodkami naprawiać geny, które wyraźnie predysponują do chorób,”Mówi Perry.

Niektórzy ludzie mogą nawet myśleć, że należy użyć CRISPR do podejmowania lepszych ludzi, nie tylko zapobiegawczo wyeliminowania choroby. Istnieją warianty genów, które zapewniają wyjątkowo mocnych kości, niskie ryzyko Alzheimera lub wirusowe, takie jak odporność na HIV. Ponadto, co ulepszeń, takich jak żyją dłużej, poprawa funkcji poznawczych, lub zmienione właściwości fizyczne? „Jestem pewien, że są szersze cechy człowieka, które ludzie chcieliby, aby być w stanie modulować,”Mówi Dana Carroll. Dodaje jednak, że obecnie te rodzaj cech multi-genetycznych trudno byłoby zmieniać się, ponieważ nie w pełni zrozumieć ich podstaw, nie mówiąc już, co może spowodować niezamierzone konsekwencje.

Wielka Brytania ma ostrożnie progresywnego systemu regulacyjnego, które stosuje się do rozwoju ludzkiej linii zarodkowej edycji. Wszelkie badania na komórkach rozrodczych musi być licencjonowany przez Nawożenia Człowieka i Embriologii (HFEA). zgoda parlamentu byłyby potrzebne do zastosowania terapeutycznego. Zgodnie z listą projektów badawczych z wykorzystaniem ludzkich embrionów obecnie prowadzone w Wielkiej Brytanii dostarczonych przez HFEA, nikt wydaje się wiązać edycji genomu. Lovell-Badge, ale mówi, że zdaje sobie sprawę z „kilku grup” w Wielkiej Brytanii zainteresowanych wykorzystaniem go do „odpowiedzieć na kilka podstawowych pytań badawczych”. (Tymczasem główny fundator publiczny badań w USA – NIH – mówi to nie będzie finansować jakiekolwiek wykorzystanie technologii genów edycyjnych w ludzkich embrionów.)

Możliwe jest, że zgoda na modyfikujących ludzi może zmienić, mówi Peter Mills, dodając, że Rada Nuffield planuje raport rozważyć etyki ludzkiej linii zarodkowej edycji. Było nowe rozumienie społecznej osiągnęła w Wielkiej Brytanii z mitochondrialnym decyzji; ruch prostu wybierając z ludzkich embrionów do ich modyfikacji. „Można leczyć [DNA jądrowego] jako ograniczenie, które nie przekraczają progu lub że bardzo ostrożnie krok nad,"Mówi.

Jeśli można to zrobić dokładnie i bezpiecznie, Ludzki Terapia linii zarodkowej jest możliwość Doudna mówi ona jest na pewno otwarte. „Ludzie się komfortowo z technologii," ona mówi, powołując jak z czasem społeczeństwo stało się zrelaksowany o zastosowaniu IVF. „Podejrzewam, że to będzie takie samo.”

guardian.co.uk © Strażnik Aktualności & Media Limited 2010

Opublikowane przez Strażnik News Feed Wtyczka WordPress.