Polityka_blog_top_bill_desktop
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot1
Polityka_blog_top_bill_mobile_Adslot2

19.07.2015
niedziela

Nożyce do DNA

19 lipca 2015, niedziela,

nozyceCoraz głośniejsza staje się ostatnio debata na temat możliwości, jakich dostarczyła nowa metoda w inżynierii genetycznej – system CRISPR/Cas9.

Przez wielu okrzyknięta już rewolucyjną i jednym z największych osiągnięć biologii molekularnej ostatnich dekad, poza powszechnym entuzjazmem wzbudza dyskusje na temat możliwości i ryzyka, jakie ze sobą niesie. Czym jest CRISPR/Cas9, jak działa i czy jest się czym martwić?

Historia odkrycia sięga końca lat 80. ubiegłego wieku. W genomie popularnego modelu laboratoryjnego bakterii Eschericha coli zauważono ciekawą sekwencję składającą się z krótkich, powtarzających się palindromowych fragmentów DNA, oddzielonych od siebie fragmentami o różnych, unikalnych sekwencjach (CRISPR). Potrzeba było kolejnych dwudziestu lat, by zrozumieć, że sekwencja CRISPR zawiera informacje na temat DNA wirusów i w połączeniu z endonukleazą (enzym, który tnie DNA) Cas stanowią system obrony antywirusowej.

Cały mechanizm nazwano CRISPR/Cas, a działa w następujący sposób: dzięki informacji o materiale genetycznym potencjalnego najeźdźcy zawartej w sekwencji CRISPR tworzone są cząsteczki tracrRNA, które mogą rozpoznawać obce DNA. W razie infekcji wirusowej tracrRNA łączy się z Cas, wskazuje fragment DNA intruza, a enzym (Cas) tnie go na kawałki, czyli unieszkodliwia. Właściwie odkrycie mogłoby posłużyć jedynie do ulepszania przemysłowych szczepów bakteryjnych, gdyby nie fakt, że CRISPR/Cas działa w każdym, dotychczas testowanym, organizmie.

Trzy lata temu pojawiły się pierwsze publikacje opisujące działanie systemu, sposób modyfikacji i możliwe zastosowania. Okazuje się, że możemy sami zaprojektować konkretny tracrRNA, który dostarczony do wnętrza komórki wraz z endonukleazą Cas9 (jedna z rodziny Cas) naprowadzi enzym w wybrane przez nas miejsce genomu i spowoduje przecięcie nici DNA.

W ten sposób można wycinać, a przy dostarczeniu dodatkowego DNA podmienić lub wstawić geny w wybranych przez nas miejscach. Narzędzia do tego typu prac istniały już wcześniej, lecz były dużo droższe i bardziej zawodne. Dość powiedzieć, że to, co zajmowało lata pracy i kosztowało kilkanaście/kilkadziesiąt tysięcy dolarów, można obecnie wykonać w dwa tygodnie za 1 proc. wspomnianej kwoty. Odkrycie w znacznym stopniu przyspieszy badania nad nowotworami i chorobami genetycznymi. Otworzy drzwi do nowych form terapii i na dobre może zmienić przemysł biotechnologiczny – od medycyny po rolnictwo.

Tyle o samej metodzie i jej plusach. Teraz spójrzmy na jakiś bardziej kontrowersyjny przykład jej użycia.

Odpowiednio zaprojektowany i wprowadzony do organizmu system CRISPR/Cas9 może być teoretycznie metodą leczenia niektórych chorób, z drugiej strony można go wykorzystać w przeciwnym celu. W zeszłym roku ukazały się badania z użyciem wirusa przenoszącego specjalnie zaprojektowany CRISPR/Cas9. Wirus wdychany był przez myszy i powodował raka płuc.

Stworzono w ten sposób model mysi do badań nad leczeniem tego nowotworu. Problem w tym, że wystarczy prosta zmiana w sekwencji tracrRNA (pomyłka gapowatego doktoranta), by wirus powodował nowotwór u ludzi. Dodatkowo zastosujmy szczep wirusa, który potrafi się replikować (ten użyty w badaniu, ze względu na bezpieczeństwo, nie miał takich zdolności), a zaczyna robić się niepokojąco.

Właściwie można wymienić jeszcze kilka kontrowersyjnych przypadków zastosowania tej metody. W kwietniu pojawiła się publikacja, gdzie chińscy naukowcy wykorzystali CRISPR/Cas9 do modyfikacji ludzkich zarodków. Generalnie badania potępiono, a badaczy oskarżono o przekroczenie wszelkich etycznych granic.

Gdzie indziej pokazano, że system można łatwo zmodyfikować tak, aby (w określonych przypadkach) mutacja wprowadzona na małej grupie osobników w ciągu kilkunastu pokoleń objęła całą populację. Daje to możliwość wpływania na całe ekosystemy – skutki byłyby nieprzewidywalne.

Niewątpliwie metoda CRISPR/Cas9 to kolejny krok naprzód w inżynierii genetycznej. Łatwa, tania, precyzyjna (a raczej w miarę precyzyjna – z tą dokładnością bywa różnie). Daje duże możliwości, trzeba ją tylko dobrze wykorzystać.

Karol Fiedorczuk

Źródła: Nature
Ilustracja i licencja: 1 (CC)

Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_mobile
Reklama
Polityka_blog_bottom_rec_desktop

Komentarze: 40

Dodaj komentarz »
  1. No cóż… ja w tej dziedzinie zatrzymałem się na etapie wiedzy o restryktazach, choć spodziewałem się, że teraz musi być coś bardziej poręcznego.

  2. Jak to zawsze twierdziłem: nie ma, nie było i nigdy nie będzie takiego wynalazku, którego nie da się zastosować do ulepszenia sposobów zabijania i kaleczenia ludzi. Teraz mamy bowiem broń biologiczną działającą na poziomie DNA, a więc mogącą powodować u przeciwnika epidemie nowotworów złośliwych. Tak więc apeluję, dopóki nie jest jeszcze za późno: należy jak najszybciej, czyli jeszcze dziś, zakazać badań z zakresu genetyki, zamknąć wszystkie laboratoria nimi się zajmujące oraz internować wszystkich naukowców oraz techników zajmujących się tymi badaniami. Jurto może być bowiem na to za późno. 🙁
    Coraz bardziej jestem przekonany, że tzw. silentium universi wynika z tego, ze każda cywilizacja, która osiągnie nasz obecny poziom, a więc mogła by zacząć komunikować się z innymi cywilizacjami, zostaje unicestwiona albo przez wojnę nuklearną, albo też przez broń chemiczną bądź też biologiczną, w tym też działająca na poziomie DNA czy też jego odpowiednika.

  3. Nawet najbardziej złośliwe nowotwory rozwijają się tak powoli, że zarażona nimi armia może zdążyć dojść i wytłuc maczetami sztab, który by taką broń zastosował. Tradycyjna broń biologiczna z użyciem bakterii i wirusów jest pod tym względem lepsza.

  4. Reklama
    Polityka_blog_komentarze_rec_mobile
    Polityka_blog_komentarze_rec_desktop
  5. panek
    Nie zrozumiałeś, o co tu chodzi. Broń biologiczną zarażającą przeciwnika chorobą występująca naturalnie stosujemy nie podczas „gorącej” fazy wojny, a w jej fazie „zimnej”. Jak to dawno temu napisał Lem, broń ostatecznej generacji będzie w swym użyciu nie do odróżnienia od zjawisk, uważanych przez nas za naturalne. Będą to więc n.p. sztucznie wywołane (na odległość), trzęsienia ziemi, huragany, powodzie, susze oraz epidemie chorób n.p. nowotworowych, stopniowo wyniszczające gospodarkę i ludność przeciwnika. Problem w walce z taką bronią polega na tym, że nie tylko nie sposób jest odróżnić jej działanie od naturalnych procesów zachodzących w przyrodzie, ale że także nie będzie wiadomo, kto ją zastosował i kiedy.
    Jak to już pisałem: postęp w nauce polega od dawna na wynajdowaniu nowych i ulepszaniu starych sposobów zabijania i kaleczenia ludzi. Stąd też jestem za zakazem dalszych badań zarówno w fizyce i chemii jak też i biologii. Mamy już bowiem dość broni A, B i C, aby wyniszczyć życie na naszej planecie. 🙁

  6. Chińczycy łamiący prawa człowieka to nie nowość.

  7. mpn
    A co z łamaniem praw człowieka w krajach UE, w USA, Kanadzie, Australii czy też w Nowej Zelandii?

  8. Tak, robi się straszno. Może życie znów zacznie się od bakterii.

  9. JackT
    Moim zdaniem, to tym razem będzie szansa, że życie na Ziemi NIE rozpocznie się na nowo! Ludzkość posiada bowiem już dziś środki, aby wyplenić wszelakie DNA i RNA znajdujące się na naszej planecie, a szansa na to, że życie powstanie na wyjałowionej wojnami przy użyciu broni A, B i C planecie, są przecież w praktyce zerowe. Niech żyje nam więc nauka i uczeni, którzy dniami i nocami pracują nad naszą ostateczną zagładą w imię tzw. postępu! A szczególnie niech żyją nam najlepsi uczeni na świecie, czyli amerykańscy!

  10. @Leonid
    Skala jest nieco (a nawet nie nieco) inna

  11. Skala czego? Zniszczeń?

  12. Do broni masowego rażenia A, B, C dokładamy niekontrolowana overpopulację, zmiany klimatyczne, cyber war, AI (super-inteligentne roboty), a teraz broń genetyczna. Pamiętajmy że każdy nowy wynalazek wpierw jest wykorzystywany militarnie. Trudno być optymista, myślę że najbliższe 200 lat będzie krytyczne.

  13. JackT
    Powiedział bym tak: do niedawna, to każdy nowy wynalazek, z penicyliną włącznie, był najpierw wykorzystywany militarnie. Dziś zaś, to każdy nowy wynalazek powstaje na zamówienie wojskowe. Nie łudźmy się: gdyby wojsko nie finansowało badań naukowych pieniędzmi podatników, to żaden rząd by nie wyłożył ani grosza, centa czy też pensa na nauki ścisłe, biologię czy też medycynę. Niestety, ale naukowcy, czyli tu konkretnie fizycy, chemicy i biologowie i fizjologowie udają, że jest inaczej, że nie pracują oni bezpośrednio albo pośrednio tylko po to, aby na podstawie rezultatów ich badań inżynierowie, w tym specjaliści od inżynierii genetycznej, tworzyli nowe rodzaje narzędzi do zabijania i kaleczenia ludzi. Ciekawe, ze żaden etyk się nawet nie zająknie na ten temat. Jedyne wyjście, to jest więc niestety, ale zniszczenie jeszcze dziś wszystkich możliwych laboratoriów, zakaz nauczania przedmiotów ścisłych oraz dożywotnie internowanie naukowców, łącznie z nauczycielami takich przedmiotów jak fizyka, chemia czy biologia. Jutro może bowiem być za późno… 🙁

  14. JackT
    Armia amerykańska prowadzi przecież od lat badania mające na celu skonstruowanie praktycznie niezniszczalnego, autonomicznego robota, zdolnego operować samodzielnie na polu walki, nawet wtedy, kiedy straci on łączność ze sztabem. Oznacza to, że taki robot musi być inteligentny, a więc że może on dojść do, słusznego zresztą zdania, że największym zagrożeniem dla życia na Ziemi są ludzie, i zacząć działać tak, aby to zagrożenie wyeliminować. Co się więc stanie, jeśli armia USA wyprodukuje tysiące takowych robotów, praktycznie niezniszczalnych, które dojdą do takiego samego albo bardzo podobnego wniosku? Przypominam, że takiego robota nie będzie można po prostu wyłączyć, jeśli się on „zbuntuje”, jako że wtedy, to zbyt łatwo było by przeciwnikowi wygenerować kod wyłączający takowe roboty. Innymi słowy: w USA budują już maszyny, które rozwiążą w radykalny sposób problem przeludnienia Ziemi przez ludzi, tyle że nie taki, jaki byśmy sobie życzyli. Niestety, ale dyskusja na ten temat nie jest dozwolona. 🙁

  15. Leonid, masz dużo racji. Już teraz amerykanie myślą czy nie dać dronom swobody wybierania celów.

  16. JackT
    Mam nadzieję, że one „niechcący” zbombardują Biały Dom i Pentagon, czyli miejsca, w których dziś urzędują najbardziej niebezpieczni przestępcy.

  17. Nie no, dajcie spokój z tym Białym Domem. To niesmaczne.

  18. mpn
    Dlaczego „niesmaczne”? A skąd to wydano rozkazy agresji USA na Koreę, Wietnam, Irak, Afganistan czy też Libię, jak nie z owego „Białego Domu”?

  19. Agresja nie oznacza przestępstwa.

  20. mpn
    Agresja jest rodzajem napadu, a więc jest ona przestępstwem, nawet jeśli nie jest ona wyraźnie zakazana przez prawo międzynarodowe. Pamiętaj, że non omne quod licet honestum est!

  21. Projekt utajniony przez około 25 lat, na pewno na zlecenie DARPA. Możemy śmiało dodać do BMR A, B, C również G (genetyczna).
    PS. Najlepsze universytety amerykańskie jak Stanford, CALTex, MIT prowadzą tajne badania na zlecenie amerykańskiej armii.

  22. JackT
    Oczywiście. Bez wojen nie byłoby nauki, na 100% nie w USA! Praktycznie każdy liczący się amerykański naukowiec pracuje bezpośrednio bądź też pośrednio dla Pentagonu.

  23. mpn
    Agresja jest przestępstwem, tyle że jeszcze nie do końca zdefiniowanym w prawie międzynarodowym, z powodu sprzeciwu USA i Izraela. Patrz pod Międzynarodowy Trybunał Kryminalny (ICC).

  24. Warunki są, jakie są. Serdecznie zwisa mi to, czy penicylinę upowszechniła armia. Jeśli dzięki temu kiedyś moja angina zamiast zapalenia mièśnia sercowego powikłała się do zapalenia osierdzia, to mogę zarzucić skrajny pacyfizm.

  25. panek
    Oczywiście, że nie obchodzi ciebie też to, że serce, które tobie wszczepiono pochodzi od nastolatka, którego celowo zamordowano gdzieś slumsach Mumbaju (dawny Bombaj), aby je tobie wszczepić gdzieś w izraelskiej klinice. 🙁
    Niestety, ale podobną „moralność Kalego” wyznaje dziś olbrzymia większość naukowców, postępując na zasadzie „pecunia non olet”. A więc mamy jak mamy, czyli że jest źle a będzie jeszcze gorzej. 🙁

  26. @Leonid
    Przestępstwo musi być nielegalne

  27. mpn
    Zależy dla kogo i gdzie. Na przykład w USA większość przestępstw jest legalna. 🙁

  28. @Leonid
    To sprzeczność. Jeśli coś jest przestępstwem, to ex definitione jest nielegalne. Takie jest znaczenie pojęcia.

  29. Wydaje mi się, że albo ja czegoś nie rozumiem albo autor pisze o innym wynalazki. Bo jak dla mnie to brakuje najważniejszego. Jak do tej pory GMO było metodą „transgenetyczną” czyli dawało możliwość przenoszenia genów z jednego łańcucha DNA do innego. W efekcie przeciwnicy GMO boją się możliwości tworzenia organizmu o nie spotykanych cechach i możliwości nawet zniszczenia świat. Nowa metoda to metoda „cisgenetyczna” dająca możliwość manipulacji wewnątrz jednego łańcucha DNA. Dzięki temu można stworzyć, uaktywnić lub wyłączyć pewne geny. W ten sposób organizm uzyskuje nowe własności, ale niesprzeczne z jego dotychczasową naturą.
    I to mi się wydaje sensem nowej metody.

  30. @Vera
    Myślę, że przeciwnicy GMO nie bardzo wiedzą, czego się boją. Natomiast z pewnością tą metodą będzie można mieszać w łańcuchach. Przy czym nie ma wielkiej różnicy pomiędzy wymienionymi przez Ciebie modyfikacjami.

  31. Mala korekta(?): wydaje mi sie, ze mamy mozliwosc przede wszystkim projektowania sekwencji/czasteczki crRNA (CRISPR RNA), a nie tracrRNA (trans-activating RNA). W kazdym razie to ta pierwsza decyduje o specyficznosci systemu, tzn ktora sekwencja w genomie bedzie ostatetcznie celem dla endonukleazy. CrRNA i tracrRNA razem tworza gRNA (guide RNA). TracrRNA najprawdopodobniej sluzy jako czasteczka pomocnicza i przyczynia sie m.in. do dojrzewania calego gotowego gRNA.

  32. mpn
    1. Przeciwnicy GMO wiedza doskonale, czego się boją – boją się tego, że naukowcy eksperymentujący na DNA są „uczniami czarnoksiężnika” z tej słynnej ballady Goethego.
    2. Znasz takie powiedzenie: non omne quod licet honestum est?
    Vera
    Zauważ, że organizm ma takie naturalne właściwości, jak n.p. zapadanie na różne choroby albo też skłonność do agresji. Cóż więc trudnego,zwiększyć zapadalność na różne choroby przy pomocy inżynierii genetycznej? Co za przeszkoda także w hodowli tą metodą n.p. psychopatów – idealnych przecież żołnierzy czy policjantów? Przecież sama napisałaś, że przez manipulację wewnątrz jednego łańcucha DNA można stworzyć, uaktywnić lub wyłączyć pewne geny czyli także uaktywnić albo stworzyć geny uważane za szkodliwe.

  33. @Leonid
    Byłoby trudno stworzyć psychopatę. Z depresją, schizofrenią bądź zaburzeniami lękowymi byłoby pewnie łatwiej. Winne są w dużej mierze układy seretoniny, dopaminy i gabaergiczny. Ale zaburzenia osobowości? Pomijając wysoce nieetyczny kontekst.

  34. mpn
    OK. Nieprzyjaciel będzie więc zainteresowany w takim manipulowaniu naszymi genami, aby w naszej populacji (n.p. Polski) było jak najwięcej schizofreników. Poza tym, co cała biotechnologia jest wysoce nieetyczna, jako że z definicji dostępna jest ona (n.p. IVF) tylko dla garstki najbogatszych mieszkańców naszej planety, a z kolei techniki produkcji GMO grożą opatentowaniem roślin i zwierząt, czyli tym, że garstka pozbawionych skrupułów właścicieli takich spółek jak n.p. Monsanto, „opodatkuje” wszystkich mieszkańców Ziemi z tytułu podsiadania patentów na jedyne rośliny i zwierzęta, które przetrwają na naszej planecie (reszta, czyli te nieopatentowane zostaną bowiem wyeliminowane przez choroby, sztucznie wytworzone przez te biotechnologiczne kompanie).

  35. Idąc dalej, i leki są nieetyczne. W większości są dostępne tylko dla mniejszości.

  36. mpn
    Tak, ale produkcja leków NIE jest droga. Ponad 90% ceny większości lekarstw droższych niż jakąś złotówkę za tabletkę, to są przecież patenty, a te powinny być już dawno temu zakazane w medycynie czy też farmacji. Badania w tej dziedzinie powinny być finansowane z podatków, a ich wyniki dostępne za darmo dla każdej firmy, która jest w stanie dany lek wyprodukować, tak samo jak nie ma dziś (jeszcze) patentów na wypiek chleba czy też produkcję kwaśnego mleka.

  37. Nie bronię BigPharmacy,bo wszyscy znamy ich winy, ale na wynalazek, badania i wdrożenie nowoczesnego leku potrzebne sa wielkie pieniadze. Nie myślę o aspirynie. Patenty wygasaja po kilku latach i każdy może je produkować. Piszmy prawdę a nie tendencyjne bzdury.

  38. @Leonid.
    „Badania nowych leków finansowane z podatków” – totalny absurd. Przecież Polacy chca mieć ” tanie państwo”. Dopiero wtedy by się ruszyło, jak ustalić priorytety badań? Piszesz Waść utopijne dyrdymałki.

  39. JackT
    Każdy by chciał mieć tanie państwo oraz bezpłatne leczenie, zaś priorytety badań ustala zawsze państwo, finansując konkretne badania, z reguły mające militarne zastosowania.
    Utopią jest zaś ideologia liberalna, prowadząca świat do marnego końca.
    P.S. Wyruszam na wakacje, a więc na razie mnie tu nie będzie. To jest chyba dobra wiadomość dla wielu osób! 😉

  40. @Leonid
    Jest droga. Bo te leki skądś się biorą. Nie z kapelusza. Najpierw trzeba mieć pomysł, popatrzeć w patomechanizmy choroby. następnie biochemik musi popatrzeć w receptory i zastanowić się, jaka struktura i w jaki sposób będzie na nie oddziaływać. Potem chemik musi to zsyntetyzować. Nawet jak się opracuje syntezę, to taka synteza może trwać ro kalbo dłużej. Wydajność wynosi kilkanaście %. Jak już masz lek, to trzeba zrobić badania na liniach komórkowych. Najczęściej okazuje się na tym etapie, że to nie działa. Jeśli działa, to można się wziąć za zwierzątka. Oczywiście i komórki, i zwierzątka trzeba utrzymać. Najczęściej albo na zwierzątka nie działa, albo im szkodzi i projekt idzie do kosza. A jeśli działa na zwierzątkach, to trzeba przebić się przez prawo i zrobić badania kliniczne. I, II, III fazy. Tysiące osób, którym trzeba zapewnić jako tkie bezpieczeństwo. W sumie kilkanaście lat i kilka milionów. I sorry – to się firmie musi zwrócić. Inaczej nie zainwestuje.

  41. mpn
    1. Prawdziwa nauka jest droga – tanie są tylko jej substytuty.
    2. Problemem jest tylko to, że badania nad nowymi lekami prowadzą dziś głównie prywatne firmy, a więc nastawione na zysk, a nie na zaspokajanie realnych potrzeb realnych ludzi.
    3. Poza tym, to nowe lekarstwa odkrywa się na ogół metodą „chybił trafił”. Testuje się różne związki chemiczne na różnych chorych (zwierzętach i ludziach – głównie w III świecie, a więc nie ma tu żadnych problemów prawnych, a koszta są wręcz znikome) i obserwując ich działanie. Po prostu nawet najwybitniejsi medycy, Noblistów włączając, wiedzą wciąż mniej o funkcjonowaniu organizmu człowieka niż ja, samochodowy mechanik-amator, wiem o funkcjonowaniu pojazdów mechanicznych. Gdyby nie to, że organizm ludzki ma ogromny potencjał samonaprawy, to marlibyśmy jak te przysłowiowe muchy, nawet w najlepszych szpitalach. Popatrz co się stało takim Kulczykiem – leczyli go najlepsi lekarze z najlepszych, a mimo to niedawno odbył się jego pogrzeb. A ja potrafię naprawić każdy samochód – to jest dla mnie tylko i wyłącznie kwestia finansów (zakupu odpowiednich narzędzi, mierników, części zamiennych etc.), a nie braku umiejętności technicznych.
    Pozdrawiam

css.php