Bakteriofagivirukset, jotka tarttuvat bakteerisoluihin, bakteerivirukset. osoitteesta www.shutterstock.com

Nykyään tiedeyhteisö on kauhistuttamassa mahdollisuutta luoda geenien muokkausta "Suunnittelija" ihmisille. Geenin muokkaus voi olla suurempaa seurausta kuin ilmastonmuutos tai jopa atomin energian vapauttamisen seuraukset.

CRISPR on lyhenne sanoista Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Tämä on immuunijärjestelmä, jota bakteerit kehittivät suojaamaan itseään bakteerien aiheuttamilta infektioilta.

Pienempi kuin mikä tahansa tunnettu elämä

Bakteriofagit löydettiin Pariisissa vuonna 2008 Felix d'Hérelle klo Pasteur-instituutti 1917issa. Hän opiskeli potilaiden alaryhmää, joka toipui itsestään dysenteeriasta. D'Hérelle ehdotti, että mikään tunnettua elämää pienempi antimikrobi olisi tappanut bakteerit tartunnan saaneilla potilailla. Hän osoitti lopullisesti tämän uuden elämänmuodon olemassaolon ja nimesi ne bakteriofageiksi: viruksiksi, jotka hyökkäävät bakteereja.

Bakteriofagia on tutkittu voimakkaasti: sen kauneus paljastettiin elektronimikroskoopilla ja sen genomi oli ensimmäinen elämäntapa sekvensoitu.

Vastaaminen bakteriofagihyökkäykseen

2007issa Rodolphe Barrangou ja Philippe Horvath, elintarviketeollisuusyhtiö Danisco, tekivät yhteistyötä Lavalin yliopiston Sylvain Moineau -yhtiön kanssa pitkäkestoisen jogurttiongelman ratkaisemiseksi. He kysyivät: Miksi bakteereja, jotka olivat välttämättömiä bakteriofagihyökkäykseen alttiiden jogurtin ja juuston valmistuksessa, ja miten tämä voitaisiin estää?

Barrangou, Horvath ja Moineau tekivät hämmästyttävä löytö että bakteereilla oli todellisuudessa immuunijärjestelmä.

CRISPR: Hankitut bakteeri-immuunijärjestelmät.

{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}

Alkuvaiheen bakteriofagihyökkäyksen jälkeen pieni määrä elossa olevia bakteereja tunnistaisi äskettäin hyökkäävien bakteriofagien DNA: n. Eloonjääneet bakteerit kiinnittäisivät sitten immuunivasteen, joka johtaisi bakteriofagien kuolemaan. Faagin hyökkäyksestä selviytyneet bakteerit upottivat bakteriofagin DNA: n fragmentin bakteeri-genomiinsa, jotta se voisi toimia infektion "muistina".

Kohdista ja katkaise

Barrangou, Horvath ja Moineau sitten löysi kuinka tunkeutuvat bakteriofagit poistettiin. Kun äskettäin tunkeutunut bakteriofaagi tunnistetaan, bakteerit kohdentaisivat ja katkaisisivat tunkeutuvan bakteriofaagin DNA: n.

Québecin rahasto: CRISPR-Cas9: L'origine de la découverte | Sylvain Moineau.

{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}

Biologit Jennifer Doudna ja Emmanuelle Charpentier löysivät lisää että "oppaat" oli kehittynyt bakteeri-immuunijärjestelmässä. "Ohjattu" eliminointikone tunnistaa ja katkaisisi minkä tahansa bakteriofaagin, jonka DNA vastasi aikaisemman infektion saamaa muistia. Yhdessä bakteeri-immuunijärjestelmä, joka käsittää bakteriofagin DNA: n ja bakteriaalisen vasteen koneen muistifragmentit, tunnetaan CRISPR-Cas9-järjestelmänä.

Kaupallinen hyödyntäminen seurannasta. Doudna, Charpentier ja muut tunnistivat, että tätä uutta biologista järjestelmää voitaisiin hyödyntää muokkaamaan geenejä missä tahansa elämänmuodossa.

 Bozeman Science: Mikä on CRISPR?

{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}

CRISPR-Cas9-järjestelmä ei ole ensimmäinen löydettävä geeninmuokkausjärjestelmä. Myöhäinen biokemisti Michael Smith, kun hän oli British Columbian yliopistossa, sai 1993-palkinnon Nobelin palkinnosta, joka koski geenin muokkauksen kemiallisia keinoja syövän ja muiden sairauksien kannalta merkityksellisillä sovelluksilla.

UBC Science: Dr. Michael Smithin perintö.

{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}

Bakteriofagit mahdollisena ratkaisuna

D'Hérelle havaitsi, että samaa bakteriofagia, joka oli eristetty dysentriasta toipuvista potilaista, voidaan käyttää kaneiden suojaamiseen muuten kuolemaan johtaneelta infektiolta. Tulossa ennen antibioottien löytämistä, d'Hérellen löytö innoitti Sinclair Lewis ominaisuus bakteriofagihoidon ihmisten hänen Pulitzerin palkittu romaani Arrowsmith.

Yksi bakteriofagien suurimmat kokoelmat maailmanlaajuisesti Lavalin yliopistossa. Sylvain Moineau on kuraattori, ja kokoelma on nimetty Felix d'Hérelle.

Toivomme nyt, että bakteriofagihoitoa voidaan pitää mahdollisena ratkaisuna Antibioottinen vastustuskyky. Fagihoitoa koskevat odotukset kuitenkin häviävät nykyisen hyödyntämisen vuoksi kaupallisia etuja CRISPR-Cas9-järjestelmän.

Tänään, seuraukset Pandoran laatikon avaaminen on meille. CRISPR-Cas9-järjestelmän soveltaminen suunnittelijoiden luomiseen ihmisen keräämien "germ-line" -geenien muokkauksen avulla aiheuttaisi pysyviä muutoksia, jotka jatkuvat peräkkäisten sukupolvien aikana, ja pelot näistä toimista voivat olla verrattavissa siihen, että ydinsodan ja ilmastonmuutoksen seuraukset.

Mutta on olemassa muitakin mahdollisia "ei-ituradan" CRISPR-Cas9-sovelluksia, kuten sairauden geenin muokkaus. Tämä on viime aikoina onnistunut lihasten distrofia koirilla. Pandoran laatikon myyttiin nähden pessimismi "germ-line" -geenin muokkaamisesta voidaan korvata toivolla tulevasta hyödystä ihmiskunnalle.

{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}

Author

John Bergeron, emeritus Robert Reford, professori ja lääketieteen professori McGillissä, McGillin yliopisto. John Bergeron tunnustaa kiitollisesti Kathleen Dicksonin rinnakkaisjäseneksi.

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon