Genomieditointi (kutsutaan myös geenieditoinniksi) on ryhmä tekniikoita, jotka antavat tutkijoille kyvyn muuttaa eliön DNA: ta. Nämä teknologiat mahdollistavat geneettisen materiaalin lisäämisen, poistamisen tai muuttamisen tietyissä genomin kohdissa. Genomieditointiin on kehitetty useita lähestymistapoja. Tuoreempi tunnetaan nimellä CRISPR-Cas9, joka on lyhenne clustered regularly interspaced short palindromic repeats and CRISPR-associated protein 9. CRISPR-Cas9-järjestelmä on herättänyt tiedeyhteisössä paljon jännitystä, koska se on nopeampi, halvempi, tarkempi ja tehokkaampi kuin muut olemassa olevat genomieditointimenetelmät.

CRISPR-Cas9 on mukautettu bakteerien luonnossa esiintyvästä genomin muokkausjärjestelmästä. Bakteerit sieppaavat DNA-pätkiä hyökkäävistä viruksista ja luovat niiden avulla DNA-segmenttejä, joita kutsutaan CRISPR-ryhmiksi. CRISPR-ryhmien avulla bakteerit voivat ”muistaa” virukset (tai läheistä sukua olevat). Jos virukset hyökkäävät uudelleen, bakteerit tuottavat RNA-segmenttejä CRISPR-ryhmistä kohdentaakseen virusten DNA: n. Tämän jälkeen bakteerit pilkkovat DNA: n Cas9: n tai vastaavan entsyymin avulla, jolloin virus hajoaa.

CRISPR-Cas9-järjestelmä toimii samalla tavalla laboratoriossa. Tutkijat luovat pienen palan RNA: ta lyhyellä ”ohjaussekvenssillä”, joka kiinnittyy (sitoutuu) tiettyyn DNA: n kohdesekvenssiin genomissa. RNA sitoutuu myös Cas9-entsyymiin. Kuten bakteereissa, muunneltua RNA: ta käytetään DNA-sekvenssin tunnistamiseen, ja Cas9-entsyymi leikkaa DNA: n kohdekohdassa. Vaikka useimmiten käytetään entsyymiä Cas9, voidaan käyttää myös muita entsyymejä (esimerkiksi Cpf1). Kun DNA on leikattu, tutkijat käyttävät solun omaa DNA-korjauskoneistoa geneettisen materiaalin palasten lisäämiseen tai poistamiseen tai tekemään muutoksia DNA: han korvaamalla olemassa oleva segmentti räätälöidyllä DNA-sekvenssillä.

Genomieditointi kiinnostaa suuresti ihmisten sairauksien ehkäisyssä ja hoidossa. Tällä hetkellä suurin osa genomieditoinnin tutkimuksesta tehdään sairauksien ymmärtämiseksi solujen ja eläinmallien avulla. Tutkijat pyrkivät edelleen selvittämään, onko tämä lähestymistapa turvallinen ja tehokas käytettäväksi ihmisille. Sitä tutkitaan monenlaisten sairauksien tutkimuksessa, mukaan lukien yhden geenin häiriöt, kuten kystinen fibroosi, hemofilia ja sirppisolusairaus. Se tarjoaa myös lupauksia monimutkaisempien sairauksien, kuten syövän, sydänsairauksien, mielisairauksien ja HIV-infektion, hoidossa ja ehkäisemisessä.

eettisiä huolenaiheita syntyy, kun genomin muokkausta käytetään CRISPR-Cas9: n kaltaisten teknologioiden avulla ihmisen genomien muuttamiseen. Suurin osa genomieditoinnin tuomista muutoksista rajoittuu somaattisiin soluihin, jotka ovat muita soluja kuin munasoluja ja siittiösoluja. Nämä muutokset vaikuttavat vain tiettyihin kudoksiin eivätkä siirry sukupolvelta toiselle. Munasoluissa tai siittiösoluissa (sukusoluissa) tai alkion geeneissä tapahtuneet muutokset voisivat kuitenkin periytyä tuleville sukupolville. Sukusolujen ja alkioiden genomin muokkaus tuo esiin useita eettisiä haasteita, kuten sen, olisiko sallittua käyttää tätä tekniikkaa normaalien inhimillisten ominaisuuksien (kuten pituuden tai älykkyyden) parantamiseen. Etiikkaan ja turvallisuuteen liittyvien huolien perusteella sukusolujen ja alkioiden genomin muokkaus on tällä hetkellä laitonta monissa maissa.

tieteelliset lehtiartikkelit jatkoluettavaksi

Ormond KE(1), Mortlock DP(2), Scholes DT(3), Bombard Y(4), Brody LC(5), Faucett WA(6), Garrison NA(7), Hercher L(8), Isasi R(9), Middleton a(10), Musunuru K(11), Shriner D(12), Virani A(13), Young CE(3). Ihmisen Itulinjan Genomin Muokkaus. Olen J. Hum Genet. 2017 ELO 3; 101(2): 167-176. PubMed: 28777929. Ilmainen kokoteksti saatavilla PubMed Central: PMC5544380.

Gupta RM, Musunuru K. Geenieditointityökalusarjan laajentaminen: ZFNs, TALENs ja CRISPR-Cas9. J Clin Invest. 2014 loka; 124 (10): 4154-61. doi: 10.1172 / JCI72992. Epub 2014 Loka 1. Arvostelu. PubMed: 25271723. Ilmainen kokoteksti saatavilla PubMed Central: PMC4191047.

Hsu PD, Lander ES, Zhang F. CRISPR-Cas9: n kehittäminen ja sovellukset genomitekniikassa. Solu. 2014 Jun 5; 157 (6): 1262-78. doi: 10.1016 / J.solu.2014.05.010. Arvostelu. PubMed: 24906146. Ilmainen kokoteksti saatavilla PubMed Central: PMC4343198.

Komor AC, Badran AH, Liu DR. CRISPR-Based Technologies for the Manipulation of Eukaryotic Genomes. Solu. 2017 huhti 20;169 (3): 559. doi: 10.1016 / J.solu.2017.04.005. PubMed: 28431253.

laskeutuja ES. CRISPR: n sankarit. Solu. 2016 tammi 14; 164 (1-2): 18-28. doi: 10.1016 / J.solu.2015.12.041. Arvostelu. PubMed: 26771483.