CRISPR Gene Editing and Disease
Tartalomjegyzék:
- A génszerkesztés működése
- Felnőttek és gyermekek kezelése, nem embriók
- Az emberi betegség közvetett megelõzése
Most, hogy a génszerkesztő genie elhagyta a palackot, mit szeretne először?
A "tökéletes" szemekkel rendelkező csecsemők, a felsõ intelligencia és a filmsztár karizmája?
AdvertisementMirdetésVagy egy betegségtől mentes világ … nemcsak a családodért, hanem a világ minden családjához?
A közelmúlt eseményei alapján sok tudós dolgozik az utóbbi felé.
A hónap elején az Oregon Egészségügyi és Tudományi Egyetem tudósai egy génszerkesztő eszközt használtak egy betegség okozó mutációjának kijavítására egy embrióban.
ReklámA CRISPR-Cas9 néven ismert technika rögzítette az embrionális nukleáris DNS mutációját, amely hipertrófiás cardiomyopathiát okoz, olyan közös szívállapotot, amely szívelégtelenséghez vagy szívhalálhoz vezethet.
Ez az első alkalom, hogy ezt a génszerkesztő eszközt klinikai minőségű emberi tojásokkal teszteltük.
AdvertisementAdvertisementHa az egyik embriót beágyazták egy nő méhébe, és teljesen kifejlődhettek, a baba mentes volna a gén betegség okozó változatától.
Ez a jótékony változás a jövő nemzedékek számára is átadott volna.
Egyetlen embrió sem volt beültetve vagy fejlesztés alatt. De a kísérlet sikere pillantást vet a CRISPR-Cas9 potenciáljára.
Mindazonáltal, képes leszünk bármikor képes génre szerkeszteni a világunkat betegségtől mentesen?
A génszerkesztés működése
A Genetic Disease Alapítvány szerint több mint 6 000 emberi genetikai rendellenesség van.
AdvertisementAdvertisementA tudósok elméletileg a CRISPR-Cas9-et használhatnák, hogy kijavítsák az ilyen betegségeket egy embrióban.
Ehhez szükségük lenne egy megfelelő RNS-re, hogy megcélozzák a megfelelő genetikai anyagokat.
A Cas9 enzim lecsökkenti a DNS-t ezen a helyen, ami lehetővé teszi a tudósok számára, hogy töröljék, javítsák vagy helyettesítsék egy adott gént.
ReklámBizonyos genetikai betegségek azonban könnyebben kezelhetők ezzel a módszerrel, mint mások.
"A legtöbb ember legalábbis kezdetben olyan betegségekre összpontosít, amelyekben valójában csak egy gén van jelen - vagy csak korlátozott számú gén -, és igazán megértik őket." Megan Hochstrasser, PhD, tudományos kommunikációs vezető a Kaliforniai Innovatív Genomikai Intézet, az Egészségügyi Minisztériumhoz intézett.
AdvertisementAdvertisementAz egyetlen gén mutációi által okozott betegségek közé tartozik a sarlósejtes betegség, a cisztás fibrózis és a Tay-Sachs-betegség. Ezek világszerte több millió emberre hatnak.
Az ilyen típusú betegségek azonban messze meghaladják az olyan betegségeket, mint a szív- és érrendszeri megbetegedések, a cukorbetegség és a rák, amelyek évente több millió embert ölnek meg világszerte.
A genetika - a környezeti tényezők mellett - hozzájárul az elhízáshoz, a mentális betegséghez és az Alzheimer-kórhoz is, bár a tudósok még mindig azon dolgoznak, hogy pontosan megértsék.
ReklámMost a legtöbb CRISPR-Cas9 kutatás az egyszerűbb betegségekre összpontosít.
"Sok olyan dolog van, amelyet ki kell dolgozni a technológiával ahhoz, hogy eljussunk arra a helyre, ahol valaha is alkalmazhatnánk egy olyan poligénes betegségre, ahol több gén járul hozzá, vagy egy génnek több hatása van, "Mondta Hochstrasser.
AdvertisementAdvertisementFelnőttek és gyermekek kezelése, nem embriók
Bár a "tervező babák" sok médiafigyelmet nyernek, sok CRISPR-Cas9 kutatás elsősorban máshol koncentrálódik.
"A legtöbb ember, aki ezen dolgozik, nem dolgozik emberi embriókban" - mondta Hochstrasser. "Megpróbálják kitalálni, hogyan tudunk kezelni olyan betegek kezelését, akik már betegségben vannak. "
Ez a fajta kezelés előnyös lenne a gyermekek és felnőttek számára, akik már genetikai betegségben szenvednek, valamint a rákos megbetegedésben szenvedők.
Ez a megközelítés segíthet a 25 millió és 30 millió amerikai közül, akiknek több mint 6, 800 ritka betegsége van.
"A genetikai szerkesztés valóban hatékony lehetőség a ritka betegségben szenvedők számára" - mondta Hochstrasser. "Elméletileg egy I. fázisú klinikai vizsgálatot végezhettek volna a világ valamennyi emberével, akiknek bizonyos [ritka] állapotuk van, és meggyógyítja őket, ha működik. "
Az ritka betegségek egy adott időszakban kevesebb mint 200 000 embert érintenek az Egyesült Államokban, ami azt jelenti, hogy kevésbé ösztönzik a gyógyszergyártókat a kezelések fejlesztésére.
Ezek a kevésbé gyakori betegségek közé tartoznak a cisztás fibrózis, a Huntington-kór, az izomsorvadás és bizonyos típusú rákok.
Tavaly a Berkeley-i Egyetem kutatói előrelépést értek el egy ex vivo terápia kifejlesztésében - ahol kivonja a sejteket egy személyből, módosítja őket, és visszahelyezi őket a testbe.
Ez a kezelés volt a sarlósejtes betegség. Ebben a betegségben a genetikai mutáció a hemoglobin molekulákat összeilleszti, ami a vörösvérsejteket deformálja. Ez a véredények elzáródásához, vérszegénységhez, fájdalomhoz és szervi elégtelenséghez vezethet.
A kutatók a CRISPR-Cas9-et genetikusan fejlesztették őssejtekké a sarlósejtes betegség mutációjának kijavítására. Ezeket a sejteket egerekbe injektálták.
Az őssejtek a csontvelőbe vándoroltak és egészséges vörösvérsejtekké alakultak ki. Négy hónappal később ezek a sejtek még mindig megtalálhatók az egerek vérében.
Ez nem gyógyítja meg a betegséget, mert a szervezet továbbra is vörösvértesteket termel, amelyeknél a sarlósejtes betegség mutációja van.
De a kutatók úgy gondolják, hogy ha elég egészséges őssejt gyökerezik a csontvelőben, akkor csökkentheti a betegség tüneteinek súlyosságát.
Több munkára van szükség, mielőtt a kutatók tesztelhetik ezt a kezelést emberekben.
A kínai kutatók egy csoportja tavaly alkalmazott hasonló technikát az agresszív tüdőrákos betegek - az első ilyen klinikai vizsgálat - kezelésére.
Ebben a kísérletben a kutatók megváltoztatták a betegek immunsejtjeit, hogy letiltsanak egy olyan gént, amely a sejt immunválaszának megállításában szerepet játszik.
A kutatók remélik, hogy a szervezetbe beadva a genetikailag szerkesztett immunsejtek erősebb támadást fognak fel a rákos sejtek ellen.
Ezek a terápiák más vérbetegségekre, rákos megbetegedésekre vagy immunproblémákra is hatással lehetnek.
Bizonyos betegségek azonban nagyobb kihívást jelentenek ennek kezelésére.
"Ha például az agy zavarai vannak, akkor nem lehet eltávolítani valakinek agyát, nem szerkeszteni a gént, majd visszahelyezni" - mondta Hochstrasser. "Tehát meg kell kitalálnunk, hogyan kell ezeket a reagenseket elhelyezni azokon a helyeken, amelyekre szükségük van a testben. "
Az emberi betegség közvetett megelõzése
Nem minden emberi betegséget genetikai mutációnk okoz.
A vektoros betegségek, mint a malária, a sárgaláz, a dengue-láz és az alvászavar évente több mint 1 millió embert ölnek meg.
Sok ilyen betegséget szúnyogok közvetítenek, de kullancsokat, legyeket, bolhákat és édesvízi csigákat is.
A tudósok dolgoznak a génszerkesztés alkalmazásának módjain, hogy csökkentsék e betegségek számát az emberek egészségére világszerte.
"Lehetséges, hogy megszabadulunk a maláriatól a szúnyogoktól, amelyek nem tudják továbbítani a malária okozta parazitát" - mondta Hochstrasser. "Ezt a CRISPR-Cas9 technikával megtehetjük, hogy ezt a tulajdonságot nagyon gyorsan áttereljük az egész szúnyogpopuláción. "
A kutatók a CRISPR-Cas9-et is használják" tervező "ételek készítésére.
A DuPont a közelmúltban génszerkesztést használt, hogy új, sokféle viaszos kukoricát állítson elő, amely nagyobb mennyiségű keményítőt tartalmaz, amely élelmiszerként és iparágban használatos.
A módosított növények segíthetnek az alultápláltságból fakadó halálesetek csökkentésében is, ami az 5 évnél fiatalabb gyermekek világszerte bekövetkezett halálesetek csaknem felének felel.
A tudósok potenciálisan a CRISPR-Cas9-t használhatják új,, szárazságtűrő, vagy több mikrotápanyagot tartalmaz.
A CRISPR-Cas9 egyik előnye a hagyományos növénynemesítési módszerekhez képest az, hogy lehetővé teszi a tudósok számára, hogy egy adott vad növényről egyetlen gént beültessenek háziasított fajtába, más nem kívánt tulajdonságok nélkül.
A mezőgazdaságban a genetikai szerkesztés gyorsabban is mozoghat, mint az embereken végzett kutatás, mert évekig nem szükséges laboratóriumi, állati és humán klinikai vizsgálatok.
"Bár a növények elég lassan növekszenek" - mondta Hochstrasser - "sokkal gyorsabb a géntechnológiával módosított növények kivétele a világba, mint az embereken végzett klinikai vizsgálat. "
Biztonsági és etikai kérdések
A CRISPR-Cas9 egy hatékony eszköz, de számos aggályt is felvet.
"Nagyon sok vita folyik arról, hogyan lehet a legjobban érzékelni az úgynevezett" off-target hatásokat "- mondta Hochstrasser. "Ez akkor történik, amikor a [Cas9] fehérje vágja le valahol, ahol azt akarja, hogy vágja. "
A nem célzott vágások olyan váratlan genetikai problémákhoz vezethetnek, amelyek embrió halálát okozzák.A rossz génben végzett szerkesztés egy teljesen új genetikai betegséget is okozhat, amelyet a jövő nemzedékek számára átadnak.
Még a CRISPR-Cas9 használatával a szúnyogok és más rovarok módosítására is felmerül a biztonsági aggodalom - például, mi történik, ha nagyszámú változást hajt végre egy ökoszisztémában vagy egy olyan tulajdonságban, amely az irányítás alatt áll.
Emellett számos olyan etikai kérdés is létezik, amelyek emberi embriók módosításával jönnek.
Tehát a CRISPR-Cas9 segít megszabadulni a betegség világától?
Nem kétséges, hogy számos megbetegedésnél jelentõs ingadozást fog elérni, de valószínûleg nem fog hamarosan gyógyítani mindegyiket.
Már léteznek eszközök a genetikai betegségek elkerülésére - mint például a magzatok és az embriók korai genetikai szűrése - de ezeket nem használják általánosan.
"Még mindig nem kerüljük el a genetikai betegségek sokaságát, mert sokan nem tudják, hogy olyan örökölt mutációt hordoznak" - mondta Hochstrasser.
Néhány genetikai mutáció spontán történik. Ez a helyzet számos olyan rákos megbetegedés esetén, amelyek környezeti tényezők, például UV-sugarak, dohányfüst és bizonyos vegyi anyagok következményei.
Az emberek olyan döntéseket is hoznak, amelyek növelik a szívbetegség, a stroke, az elhízás és a cukorbetegség kockázatát.
Tehát, hacsak a tudósok nem használhatják a CRISPR-Cas9-et, hogy megtalálják az ilyen életmódbetegségek kezelését - vagy genetikailag felkészítik az embereket a dohányzás abbahagyására és a kerékpározás megkezdésére - ezek a betegségek az emberi társadalomban maradnak.
"Az ilyen dolgokat mindig kezelni kell" - mondta Hochstrasser. "Nem hiszem, hogy valóságos lenne azt gondolni, hogy valaha is megakadályoznánk minden betegség bekövetkezését egy emberben. „
