A genomszerkesztés (más néven génszerkesztés) olyan technológiák csoportja, amelyek lehetővé teszik a tudósok számára, hogy megváltoztassák a szervezet DNS-ét. Ezek a technológiák lehetővé teszik a genetikai anyag hozzáadását, eltávolítását vagy megváltoztatását a genom bizonyos helyein. A genomszerkesztés számos megközelítését fejlesztették ki. A közelmúltban CRISPR-Cas9 néven ismert, amely rövid a rendszeresen egymás mellé helyezett rövid palindromikus ismétlésekre és a CRISPR-rel társított protein 9-re. A CRISPR-Cas9 rendszer sok izgalmat keltett a tudományos közösségben, mivel gyorsabb, olcsóbb, pontosabb és hatékonyabb, mint más meglévő genomszerkesztési módszerek.

A CRISPR-Cas9-et a baktériumok természetesen előforduló genomszerkesztési rendszeréből adaptálták. A baktériumok DNS-töredékeket vesznek el a vírusoktól, és felhasználják őket a CRISPR tömbök néven ismert DNS-szegmensek létrehozására. A CRISPR tömbök lehetővé teszik a baktériumok számára, hogy” emlékezzenek ” a vírusokra (vagy szorosan összefüggőkre). Ha a vírusok ismét támadnak, a baktériumok RNS-szegmenseket termelnek a CRISPR-tömbökből, hogy megcélozzák a vírusok DNS-ét. A baktériumok ezután Cas9-et vagy hasonló enzimet használnak a DNS elválasztására, ami letiltja a vírust.

a CRISPR-Cas9 rendszer hasonlóan működik a laborban. A kutatók egy kis darab RNS-t hoznak létre egy rövid “útmutató” szekvenciával, amely a genomban egy adott DNS-célszekvenciához kötődik (kötődik). Az RNS a Cas9 enzimhez is kötődik. A baktériumokhoz hasonlóan a módosított RNS-t használják a DNS-szekvencia felismerésére, a Cas9 enzim pedig a DNS-t a megcélzott helyen vágja le. Bár a Cas9 a leggyakrabban használt enzim, más enzimek (például Cpf1) is alkalmazhatók. Ha a DNS-e vágni, a kutatók használja a sejt saját DNS-javító gép hozzáadásához vagy törléséhez darab genetikai anyag, vagy megváltoztatja a DNS-t helyettesítve meglévő szegmens egy testre szabott DNS-szekvencia.

A genomszerkesztés nagy jelentőséggel bír az emberi betegségek megelőzésében és kezelésében. Jelenleg a genomszerkesztéssel kapcsolatos kutatások nagy része a sejtek és állati modellek segítségével történő betegségek megértésére irányul. A tudósok még mindig azon dolgoznak, hogy megállapítsák, ez a megközelítés biztonságos és hatékony-e az emberek számára. Számos betegség, köztük az egygén-rendellenességek, például a cisztás fibrózis, a hemofília és a sarlósejtes betegség kutatásában vizsgálják. Emellett ígéretesnek tartja a bonyolultabb betegségek, például a rák, a szívbetegség, a mentális betegségek és a humán immundeficiencia vírus (HIV) fertőzés kezelését és megelőzését is.

etikai aggályok merülnek fel, amikor a genomszerkesztést olyan technológiák alkalmazásával, mint például a CRISPR-Cas9, az emberi genomok megváltoztatására használják. A genomszerkesztéssel bevezetett változások nagy része a szomatikus sejtekre korlátozódik, amelyek a petesejteken és a spermiumsejteken kívül más sejtek. Ezek a változások csak bizonyos szöveteket érintenek, nem kerülnek át egyik generációról a másikra. A tojás-vagy spermiumsejtekben (csírasejtek) vagy az embrió génjeiben bekövetkező változások azonban átadhatók a jövő generációinak. A csírasejt és az embrió genomjának szerkesztése számos etikai kihívást jelent, beleértve azt is, hogy megengedhető-e ezt a technológiát a normál emberi tulajdonságok (például magasság vagy intelligencia) fokozására használni. Az etikával és biztonsággal kapcsolatos aggályok alapján a csírasejt és az embrió genom szerkesztése jelenleg számos országban illegális.

Tudományos folyóiratcikkek a további olvasáshoz

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). Emberi Germline Genom Szerkesztése. J Hum Genet Vagyok. 2017 augusztus 3;101(2): 167-176. PubMed: 28777929. Ingyenes teljes szöveg elérhető PubMed Central: PMC5544380.

Gupta RM, Musunuru K. Bővíti a genetikai szerkesztő eszközkészlet: ZFNs, TALENs, és CRISPR-Cas9. J Clin Invest. 2014 október;124(10): 4154-61. doi: 10.1172 / JCI72992. Epub 2014 Október 1. Felülvizsgálat. PubMed: 25271723. Ingyenes teljes szöveg elérhető PubMed Central: PMC4191047.

Hsu PD, Lander ES, Zhang F. A CRISPR-Cas9 fejlesztése és alkalmazása a genommérnöki feladatokra. Cell. 2014. június 5.; 157(6): 1262-78. doi:10.1016 / j.cell.2014.05.010. Felülvizsgálat. PubMed: 24906146. Ingyenes teljes szöveg elérhető PubMed Central: PMC4343198.

Komor AC, Badran AH, Liu Dr. CRISPR – alapú technológiák az eukarióta genomok manipulálására. Cell. 2017 április 20;169(3): 559. doi:10.1016 / j.cell.2017.04.005. PubMed: 28431253.

Lander ES. CRISPR hősei. Cell. 2016 január 14;164(1-2):18-28. doi:10.1016 / j.cell.2015.12.041. Felülvizsgálat. PubMed: 26771483.