CRISPR'nin Vahşi İlk On Yılı, Potansiyelinin Sadece Yüzeyini Çiziyor

On yıl önce, az bilinen bir bakteri savunma mekanizması, güçlü bir genom düzenleyici olarak ün kazandı. O zamandan bu yana geçen on yıl içinde, CRISPR-Cas9 birden fazla varyantı çevirerek yaşamın genetik kodunu düzenleyebilen kapsamlı bir araç kutusuna dönüştü.

Fildişi kule arayışından çok uzakta, araştırma, sağlık ve tarımdaki pratik kullanımları hızlı ve öfkeli hale geldi.

Başlıkları gördünüz. FDA kullanımını onayladı orak hücre hastalığı için altta yatan genetik mutasyonla mücadele. Bazı araştırmacılar Çocuklarda tedavi edilemeyen kan kanserleriyle savaşmak için düzenlenmiş bağışıklık hücreleri. Diğerleri aldı domuzdan insana organ nakli organ bağışı sıkıntısını gidermek amacıyla rüyadan gerçeğe dönüşüyor. Yakın zamanda yapılan çalışmalar, yüksek kolesterolü olan milyonlarca insana yardım etmeyi ve potansiyel olarak CRISPR tabanlı gen tedavisini kitlelere ulaştırmayı amaçlamaktadır. kalp hastalığı şanslarını azaltmak tek bir enjeksiyon ile.

Ancak CRISPR'ı geliştirmedeki rolü nedeniyle 2020'de Nobel Ödülü'nü kazanan Dr. Jennifer Doudna'ya göre, biz onun potansiyelinin sadece yüzeyini çiziyoruz. Doudna, yüksek lisans öğrencisi Joy Wang ile birlikte teknolojinin önümüzdeki on yılı için bir yol haritası belirledi. bir makalede in Bilim.

2010'lar CRISPR araç kutusunu oluşturmaya ve etkinliğini kanıtlamaya odaklandıysa, bu on yıl teknolojinin tam potansiyeline ulaştığı zamandır. Yazarlar, CRISPR tabanlı tedaviler ve hastalık teşhisi için büyük ölçekli ekranlardan yüksek verimli mahsuller ve besleyici gıdalar tasarlamaya kadar, teknolojinin "ve potansiyel etkisinin hala erken aşamalarında olduğunu" yazdı.

On Yılda Öne Çıkanlar

CRISPR ilerlemelerine çok fazla mürekkep döktük, ancak geleceği tahmin etmek için geçmişi tekrar ziyaret etmek ve potansiyel olarak yol boyunca sorunları keşfetmek işe yarar.

İlk vurgulardan biri, CRISPR'nin hayvan hastalık modellerini hızla tasarlama konusundaki inanılmaz yeteneğiydi. Orijinal formu, çok erken bir embriyoda hedeflenen bir geni kolayca koparır; bu, bir rahme nakledildiğinde, önceki yöntemlerin kullanıldığı bir yılla karşılaştırıldığında, yalnızca bir ayda genetiği değiştirilmiş fareler üretebilir. Temel düzenleme (bir genetik harfi diğeriyle değiştirmek) ve DNA'yı her iki şeridi de kesmeden kesen birincil düzenleme gibi ek CRISPR sürümleri, araç setinin genetiği değiştirilmiş organoidlerin ((küçük beyinleri düşün) ve hayvanlar. CRISPR, çeşitli kanserler, Alzheimer ve kasın yavaş yavaş eridiği dejeneratif bir hastalık olan Duchenne musküler distrofi dahil olmak üzere en yıkıcı ve kafa karıştırıcı hastalıklarımızdan bazıları için hızla düzinelerce model oluşturdu. Düzinelerce CRISPR tabanlı deneme artık eserlerinde.

CRISPR ayrıca genetik taramayı büyük veri çağına doğru hızlandırdı. Her seferinde bir geni hedeflemek yerine, binlerce geni paralel olarak susturmak veya aktive etmek, genetik bozulmaları biyolojik değişikliklere çevirmek için bir tür Rosetta taşı oluşturmak artık mümkün. Bu, daha önce bilmediğimiz kanser veya yaşlanma gibi genetik etkileşimleri anlamak ve ilaç geliştirme için yeni cephane kazanmak için özellikle önemlidir.

Ancak CRISPR için taçlandıran bir başarı çok katlı kurguydu. Aynı anda birden fazla piyano tuşuna basmak gibi, bu tür genetik mühendisliği birden çok spesifik DNA alanını hedefleyerek bir genomun genetik yapısını tek seferde hızla değiştirir.

Teknoloji bitkilerde ve hayvanlarda çalışır. Çağlar boyunca insanlar, renk, boyut, tat, beslenme veya hastalık direnci gibi arzu edilen özelliklere sahip mahsulleri özenle yetiştirdiler. CRISPR, yalnızca bir nesilde birden fazla özelliğin seçilmesine ve hatta yeni mahsullerin evcilleştirilmesine yardımcı olabilir. CRISPR tarafından üretilen boynuzsuz boğalar, besin açısından zengin domateslerve aşırı kaslı çiftlik hayvanları ve balık zaten gerçekliktir. Dünya nüfusu ile 8'de 2022 milyara ulaşacak ve milyonlar açlık çekiyor, CRISPRKırmızı mahsuller bir cankurtaran halatı verebilir - yani, eğer insanlar teknolojiyi kabul etmeye istekliyse.

İlerideki Yol

Buradan nereye gidiyoruz?

Yazarlara göre, CRISPR'ın etkinliğini daha da artırmamız ve güven oluşturmamız gerekiyor. Bu, aracın düzenleme doğruluğunu ve hassasiyetini artırmak için temel bilgilere geri dönmek anlamına gelir. Burada, CRISPR makinesinin "makas" bileşeni olan Cas enzimlerini hızla geliştirecek platformlar kritik öneme sahiptir.

Halihazırda başarılar elde edildi: bir Cas versiyonu, örneğin, hedefleme bileşeni - sgRNA "tazı" için bir korkuluk görevi görür. Klasik CRISPR'de sgRNA tek başına çalışır, ancak bu güncellenmiş sürümde Cas'in yardımı olmadan bağlanmak için mücadele eder. Bu hile, düzenlemenin belirli bir DNA bölgesine göre uyarlanmasına yardımcı olur ve kesinliği artırır, böylece kesim tahmin edildiği gibi çalışır.

Benzer stratejiler ayrıca daha az yan etkiyle kesinliği artırabilir veya nöronlar ve artık bölünmeyen diğerleri gibi hücrelere yeni genler ekleyebilir. Birincil düzenleme ile zaten mümkün olsa da, verimliliği şu şekilde olabilir: 30 kat daha düşük klasik CRISPR mekanizmalarından daha

Yazarlar, "Önümüzdeki on yılda birincil düzenlemenin ana hedefi, düzenleme ürününün saflığından ödün vermeden verimliliği artırmaktır; bu, birincil düzenlemeyi hassas düzenleme için en çok yönlü araçlardan birine dönüştürme potansiyeline sahip bir sonuçtur" dedi.

Ama belki de daha önemlisi, özellikle terapötikler için bir darboğaz olmaya devam eden teslimattır. Şu anda, CRISPR genellikle vücudun dışındaki, CAR-T'de olduğu gibi geri infüze edilen hücrelerde veya bazı durumlarda bir viral taşıyıcıya bağlı veya yağ kabarcıkları içinde kapsüllenmiş ve vücuda enjekte edilmiş olarak kullanılmaktadır. Başarılar oldu: 2021 yılında, FDA onayladı ilk CRISPR tabanlı çekim Genetik bir kan hastalığı olan transtiretin amiloidozu ile mücadele etmek için.

Yine de her iki strateji de problemlidir: CAR-T tedavisinde hayatta kalabilen pek çok hücre türü -vücuda yeniden verildiğinde ölmek- ve belirli dokuları ve organları hedeflemek, çoğunlukla enjekte edilebilir terapiler için ulaşılamaz durumda kalır.

Yazarlar, önümüzdeki on yıl için önemli bir ilerlemenin, CRISPR yükünü hedeflenen dokuya zarar vermeden götürmek ve gen düzenleyiciyi amaçlanan noktada serbest bırakmak olduğunu söyledi. Bu adımların her biri, kağıt üzerinde basit gibi görünse de, üstesinden gelinmesi için hem biyomühendislik hem de inovasyon gerektirecek kendi zorluklarını ortaya koyuyor.

Yazarlar, son olarak, CRISPR'nin diğer teknolojik gelişmelerle sinerji oluşturabileceğini söyledi. Örneğin, hücre görüntüleme ve makine öğreniminden yararlanarak, çok geçmeden çok daha verimli genom düzenleyiciler tasarlayabiliriz. Sayesinde daha hızlı ve daha ucuz DNA dizileme, gen düzenleme sonuçlarını kolayca izleyebiliriz. Bu veriler daha sonra, verimli bir döngüde daha da güçlü genom düzenleyicileri tasarlamak için bir tür geri bildirim mekanizması sağlayabilir.

Gerçek Dünya Etkisi

Yazarlar, CRISPR araç kutusunun daha da genişletilmesi gündemde olmasına rağmen, teknolojinin ikinci on yılında gerçek dünyayı etkileyecek kadar olgunlaştığını söyledi.

Yakın gelecekte, "klinik deneylerin sonraki aşamalarına geçen artan sayıda CRISPR tabanlı tedavi" görmeliyiz. İleriye bakıldığında, teknoloji veya varyantları, domuzdan insana organ ksenotransplantlarını deneysel olmaktan çok rutin hale getirebilir. Yaşlanma veya dejeneratif beyin veya kalp hastalıklarına yol açan genler için geniş ölçekli taramalar - bugün en çok öldürenlerimiz - profilaktik CRISPR tabanlı tedaviler sağlayabilir. Bu kolay bir iş değil: Hem çok yönlü genetik hastalıkların altında yatan genetik bilgisine (yani birden çok gen devreye girdiğinde) hem de düzenleme araçlarını hedeflerine ulaştırmanın bir yoluna ihtiyacımız var. Yazarlar, "Ancak potansiyel faydalar, bu alanlarda inovasyonu bugün mümkün olanın çok ötesine taşıyabilir" dedi.

Yine de daha fazla güçle birlikte daha fazla sorumluluk gelir. CRISPR baş döndürücü bir hızla ilerledi ve düzenleyici kurumlar ve halk hâlâ ona yetişmek için mücadele ediyor. Belki de en kötü şöhretli örnek, CRISPR bebekleri, küresel etik yönergelere aykırı olarak yürütülen deneyler tahrikli insan germ hücresi düzenlemesi için kırmızı bir çizgi belirleyen uluslararası bir konsorsiyum.

Benzer şekilde, genetiği değiştirilmiş organizmalar (GDO'lar) tartışmalı bir konu olmaya devam etmektedir. CRISPR, önceki genetik araçlardan çok daha kesin olmasına rağmen, tüketicilerin kabul edip etmeyeceğine karar verecek. insan tarafından geliştirilen yeni nesil gıdalar- hem bitki hem de hayvan.

Bunlar küresel söyleme ihtiyaç duyan önemli konuşmalar CRISPR ikinci on yılına girerken. Ancak yazarlara göre gelecek parlak görünüyor.

"Tıpkı CRISPR genom düzenlemesinin ortaya çıkışı sırasında olduğu gibi, bilimsel merak ve topluma fayda sağlama arzusunun birleşimi, CRISPR teknolojisinde önümüzdeki on yıllık inovasyonu yönlendirecek" dediler. "Doğal dünyayı keşfetmeye devam ederek, hayal edilemeyecek olanı keşfedeceğiz ve onu gezegenin yararına gerçek dünyada kullanıma sunacağız."

Resim Kredi: NIH

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://singularityhub.com/2023/01/25/crisprs-wild-first-decade-only-scratches-the-surface-of-its-potential/