Məlumat

Alimlər genləri redaktə etmək üçün CRISPR/Cas9 sistemindən istifadə etdikdə CRISPR istifadə olunurmu?

Alimlər genləri redaktə etmək üçün CRISPR/Cas9 sistemindən istifadə etdikdə CRISPR istifadə olunurmu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

"CRISPR" və "Cas9" fərqli şeylərdir. Virus bir bakteriyaya hücum etdikdə, bakteriya virusun viral kodunu CRISPR-də saxlayır. Virus yenidən hücum etdikdə Cas9 zülalı viral DNT-ni tapmaq və sonra onu məhv etmək üçün CRISPR-dəki RNT-dən istifadə edir.

Beləliklə, biz Cas9 zülalına bir bələdçi RNT verdiyimiz kimi, alimlər genləri redaktə etmək üçün CRISPR/Cas9 sistemindən istifadə etdikdə CRISPR nədən istifadə edir?

Bağışlayın, əgər bu axmaq sualdırsa, mən gen mühəndisliyində yeniyəm və google-da cavab tapa bilmədim.


İzahçı: CRISPR necə işləyir

Alimlər DNT-ni redaktə etmək üçün CRISPR/Cas9 adlı alətdən istifadə edirlər.

Bunu paylaşın:

Alimlər adətən bu sözü işlətməkdən çəkinirlər möcüzə. CRISPR adlı gen redaktə vasitəsi haqqında danışmırlarsa, yəni. "CRISPR ilə hər şeyi edə bilərsiniz" deyirlər. Digərləri bunu sadəcə heyrətamiz adlandırırlar.

Həqiqətən, bu, bir çox insanı heyran etdi və o qədər sürətlə ki, kəşf etdikdən cəmi səkkiz il sonra, Cennifer Doudna və Emmanuelle Charpentier 2020-ci il kimya üzrə Nobel Mükafatını evlərinə götürdülər.

CRISPR “klasterləşdirilmiş müntəzəm interspased qısa” deməkdir palindromik təkrar edir.” Bu təkrarlar bakteriyaların DNT-sində olur. Onlar əslində kiçik virus parçalarının surətləridir. Bakteriyalar onlardan pis virusları müəyyən etmək üçün stəkan topları kimi istifadə edirlər. Cas9 bir ferment DNT-ni parçalaya bilər. Bakteriyalar, kolleksiyada bir kupa vurulmuş virusları doğramaq üçün Cas9 fermentini göndərərək viruslarla mübarizə aparır. Alimlər bu yaxınlarda bakteriyaların bunu necə etdiyini anladılar. İndi laboratoriyada tədqiqatçılar mikrobun virusla mübarizə sistemini ən isti yeni laboratoriya alətinə çevirmək üçün oxşar yanaşmadan istifadə edirlər.

Bu CRISPR/Cas9 aləti ilk dəfə 2012 və 2013-cü illərdə təsvir edilmişdir. Dünyadakı elmi laboratoriyalar tezliklə ondan orqanizmin genomunu – onun DNT təlimatlarının bütün dəstini dəyişmək üçün istifadə etməyə başladılar.

Tərbiyəçilər və Valideynlər, Fırıldaq Vərəqinə Qeydiyyatdan Keçin

İstifadəyə kömək etmək üçün həftəlik yeniləmələr Tələbələr üçün Elm Xəbərləri öyrənmə mühitində

Bu alət istənilən bitki və ya heyvanda demək olar ki, istənilən geni tez və səmərəli şəkildə düzəldə bilər. Tədqiqatçılar artıq ondan heyvanlarda genetik xəstəlikləri düzəltmək, viruslarla mübarizə aparmaq və ağcaqanadları sterilizasiya etmək üçün istifadə ediblər. Bundan əlavə, insan transplantasiyası üçün donuz orqanlarını hazırlamaq və beaglların əzələlərini gücləndirmək üçün istifadə etdilər.

İndiyə qədər CRISPR-ın ən böyük təsiri əsas biologiya laboratoriyalarında hiss olunub. Bu ucuz gen redaktorundan istifadə etmək asandır. Bu, tədqiqatçılara həyatın əsas sirlərini araşdırmağa imkan verdi. Və onlar bunu əvvəllər çətin, hətta qeyri-mümkün olan üsullarla edə bilərlər.

Robert Rid Nyu-Yorkun İthaka şəhərindəki Kornell Universitetində inkişaf bioloqudur. O, CRISPR-ni kompüter siçanına bənzədir. "Siz sadəcə onu genomdakı bir yerə yönəldə bilərsiniz və o yerdə istədiyiniz hər şeyi edə bilərsiniz."

Əvvəlcə bu, DNT-nin kəsilməsini nəzərdə tutan hər şey demək idi. Orijinal formada CRISPR/Cas9 molekulyar qayçıları (Cas9 fermenti) DNT-nin hədəf hissəsinə istiqamətləndirən təyinatlı cihazdır (CRISPR hissəsi). Birlikdə, onlar geni sıradan çıxaran və ya təmir edən və ya Cas9 qayçısının bəzi kəsiklər etdiyi yerə yeni bir şey daxil edən bir gen mühəndisliyi qanadlı raket kimi işləyirlər. CRISPR-in daha yeni versiyaları “baza redaktorları” adlanır. Bunlar genetik materialı kəsmədən bir-bir düzəldə bilər. Onlar qayçıdan daha çox qələmə bənzəyirlər.

Budur necə işləyir

Alimlər RNT ilə başlayırlar. Bu, DNT-dəki genetik məlumatları oxuya bilən bir molekuldur. RNT yerindəki yeri tapır nüvə bəzi redaktə fəaliyyətinin həyata keçirilməli olduğu xananın. (Nüvə genetik materialın böyük hissəsinin saxlanıldığı hüceyrədəki bölmədir.) Bu bələdçi RNT Cas9-u DNT-də kəsilmə tələb olunan dəqiq nöqtəyə aparır. Cas9 daha sonra cüt zəncirli DNT-yə bağlanır və onu açır.

Bu, bələdçi RNT-nin hədəf aldığı DNT-nin bəzi bölgəsi ilə cütləşməyə imkan verir. Cas9 bu nöqtədə DNT-ni kəsir. Bu, DNT molekulunun hər iki zəncirində qırılma yaradır. Hüceyrə problemi hiss edərək, fasiləni düzəldir.

Fasiləni düzəltmək bir geni sıradan çıxara bilər (ən asan iş). Alternativ olaraq, bu təmir bir səhvi düzəldə və ya hətta yeni bir gen daxil edə bilər (daha çətin bir proses).

Hüceyrələr, adətən, boş uclarını bir-birinə yapışdıraraq, DNT-lərindəki qırıqları düzəldirlər. Bu axmaq bir prosesdir. Çox vaxt bəzi geni sıradan çıxaran bir səhvlə nəticələnir. Bu faydalı görünə bilməz - amma bəzən belədir.

Alimlər gen dəyişikliyi etmək üçün CRISPR/Cas9 ilə DNT-ni kəsdilər və ya mutasiyalar. Mutasiya olan və olmayan hüceyrələri müqayisə edərək alimlər bəzən zülalın normal rolunun nə olduğunu anlaya bilirlər. Və ya yeni mutasiya onlara genetik xəstəlikləri anlamağa kömək edə bilər. CRISPR/Cas9 həmçinin müəyyən genləri - məsələn, irsi xəstəliklərdə rol oynayanları sıradan çıxararaq insan hüceyrələrində faydalı ola bilər.

"Orijinal Cas9 yalnız bir tətbiqi olan İsveçrə ordusu bıçağına bənzəyir: Bu bıçaqdır" dedi Gene Yeo. San Dieqodakı Kaliforniya Universitetində RNT bioloqudur. Ancaq Yeo və başqaları digər zülalları və kimyəvi maddələri tutqun bıçaqlara bağladılar. Bu, bıçağı çoxfunksiyalı bir alətə çevirdi.

CRISPR/Cas9 və əlaqəli alətlər indi tək nukleotid bazasını - genetik koddakı tək hərfi dəyişdirmək və ya elm adamlarının izləmək istədiyi DNT-də bir nöqtəni işarələmək üçün flüoresan zülal əlavə etmək kimi yeni üsullarla istifadə edilə bilər. Alimlər həmçinin bu genetik kəsib-yapışdır texnologiyasından genləri açmaq və ya söndürmək üçün istifadə edə bilərlər.

CRISPR-dən istifadənin yeni yollarının bu partlayışı hələ bitməyib. Feng Zhang Kembricdəki Massaçusets Texnologiya İnstitutunda molekulyar bioloqdur. O, Cas9 qayçısını istifadə edən ilk alimlərdən biri idi. "Sahə çox sürətlə inkişaf edir" deyir. "Nə qədər irəli getdiyimizə baxsaq... Düşünürəm ki, növbəti bir neçə ildə görəcəyimiz şeylər sadəcə heyrətamiz olacaq."

Bu hekayə 8 oktyabr 2020-ci ildə Nobel komitəsinin CRISPR-in kəşfinə 2020-ci il kimya mükafatını vermək qərarını qeyd etmək üçün yeniləndi.

Güclü Sözlər

tətbiq Bir şeyin xüsusi istifadəsi və ya funksiyası.

əsas (genetikada) Nukleobaz termininin qısaldılmış versiyası. Bu əsaslar DNT və RNT molekullarının tikinti bloklarıdır.

biologiya Canlıların öyrənilməsi. Onları tədqiq edən alimlər kimi tanınırlar bioloqlar.

Cas9 Genetiklərin indi genləri redaktə etmək üçün istifadə etdiyi bir ferment. O, DNT-ni kəsərək qırılmış genləri düzəltməyə, yenilərini birləşdirmək və ya müəyyən genləri sıradan çıxarmağa imkan verir. Cas9, genetik bələdçilərin bir növü olan CRISPR-lər tərəfindən kəsiklər etməli olduğu yerə sürülür. Cas9 fermenti bakteriyalardan gəldi. Viruslar bir bakteriyaya daxil olduqda, bu ferment mikrobların DNT-sini parçalaya bilər və onu zərərsiz edir.

hüceyrə Orqanizmin ən kiçik struktur və funksional vahidi. Tipik olaraq çılpaq gözlə görmək üçün çox kiçikdir, membran və ya divarla əhatə olunmuş sulu mayedən ibarətdir. Heyvanlar ölçülərindən asılı olaraq minlərlə hüceyrədən trilyonlara qədər hüceyrədən ibarətdir. Mayalar, kiflər, bakteriyalar və bəzi yosunlar kimi bəzi orqanizmlər yalnız bir hüceyrədən ibarətdir.

kimyəvi Sabit nisbətdə və quruluşda birləşən (bir-birinə bağlanan) iki və ya daha çox atomdan əmələ gələn maddə. Məsələn, su bir oksigen atomuna bağlanmış iki hidrogen atomundan ibarət kimyəvi maddədir. Onun kimyəvi simvolu H2O-dur.

CRISPR İxtisar - tələffüz crisper - "klasterləşdirilmiş müntəzəm aralıqlı qısa palindromik təkrarlar" termini üçün. Bunlar məlumat daşıyan bir molekul olan RNT parçalarıdır. Onlar bakteriyaları yoluxduran virusların genetik materialından kopyalanır. Bir bakteriya əvvəllər məruz qaldığı bir virusla qarşılaşdıqda, həmin virusun genetik məlumatını ehtiva edən CRISPR-ın RNT nüsxəsini istehsal edir. Daha sonra RNT virusu parçalamaq və onu zərərsiz etmək üçün Cas9 adlı fermentə rəhbərlik edir. Alimlər indi CRISPR RNT-lərinin öz versiyalarını qururlar. Laboratoriyada hazırlanmış bu RNT-lər fermenti digər orqanizmlərdə xüsusi genləri kəsmək üçün istiqamətləndirir. Elm adamları onlardan, genetik qayçı kimi, spesifik genləri redaktə etmək və ya dəyişdirmək üçün istifadə edirlər ki, sonra genin necə işlədiyini öyrənə, pozulmuş genlərə ziyan vura, yeni genlər daxil edə və ya zərərli olanları sıradan çıxara bilsinlər.

inkişaf etdirici (biologiyada) Bir orqanizmin konsepsiyadan yetkinliyə qədər məruz qaldığı dəyişikliklərə aid olan sifət. Bu dəyişikliklər tez-tez kimya, ölçü və bəzən hətta forma daxildir.

DNT (dezoksiribonuklein turşusunun qısaltması) Genetik təlimatları daşıyan əksər canlı hüceyrələrin içərisində uzun, ikiqat zəncirli və spiral formalı molekul. O, fosfor, oksigen və karbon atomlarının onurğa sütunu üzərində qurulub. Bitki və heyvanlardan mikroblara qədər bütün canlılarda bu təlimatlar hüceyrələrə hansı molekulları əmələ gətirəcəklərini bildirir.

mühəndislik Praktiki problemləri həll etmək üçün riyaziyyat və elmdən istifadə edən tədqiqat sahəsi.

sahə Tədqiqat sahəsi, kimi: Onun tədqiqat sahəsi biologiya idi. Həmçinin dənizdə, meşədə, dağın başında və ya şəhər küçəsində bəzi tədqiqatların aparıldığı real dünya mühitini təsvir edən bir termindir. Tədqiqat laboratoriyası kimi süni mühitin əksidir.

floresan İşığı udmaq və təkrar yaymaq qabiliyyətinə malikdir. Bu təkrar yayılan işıq flüoresans kimi tanınır.

gen (adj. genetik) Zülal istehsal etmək üçün təlimatları kodlayan və ya saxlayan DNT seqmenti. Nəsillər genləri valideynlərindən miras alırlar. Genlər orqanizmin görünüşünə və davranışına təsir göstərir.

genom Hüceyrə və ya orqanizmdə genlərin və ya genetik materialın tam dəsti. Hüceyrələrdə yerləşən bu genetik mirasın öyrənilməsi genomika kimi tanınır.

əzələ Əzələ lifləri olaraq bilinən hüceyrələrini büzərək hərəkət etmək üçün istifadə edilən toxuma növü. Əzələ zülalla zəngindir, buna görə yırtıcı növlər bu toxumanın çoxunu ehtiva edən yırtıcı axtarır.

mutasiya (v. mutasiya) Orqanizmin DNT-sindəki gendə baş verən bəzi dəyişiklik. Bəzi mutasiyalar təbii olaraq baş verir. Digərləri çirklənmə, radiasiya, dərmanlar və ya pəhrizdəki hər hansı bir şey kimi kənar amillər tərəfindən tetiklene bilər. Bu dəyişikliyə malik gen mutant adlanır.

nüvə Çoxluq nüvədir. (biologiyada) Bir çox hüceyrədə mövcud olan sıx quruluş. Tipik olaraq bir membranın içərisindəki tək yuvarlaq bir quruluş, nüvə genetik məlumatı ehtiva edir.

orqan (biologiyada) Bir və ya bir neçə xüsusi funksiyanı yerinə yetirən orqanizmin müxtəlif hissələri. Məsələn, yumurtalıq yumurta istehsal edən bir orqandır, beyin sinir siqnallarını şərh edən bir orqandır və bitkinin kökləri qida və nəm qəbul edən orqanlardır.

palindrom (adj. palindromik) İrəli və ya geri oxunduqda hərflərin eyni sırasına malik olan söz, ad və ya ifadə. Məsələn, ataana hər ikisi palindromdur.

protein Bir və ya bir neçə uzun amin turşusu zəncirindən əmələ gələn birləşmə. Zülallar bütün canlı orqanizmlərin vacib hissəsidir. Canlı hüceyrələrin, əzələlərin və toxumaların əsasını təşkil edirlər, həmçinin hüceyrələrin daxilində də işləri görürlər. Qandakı hemoglobin və infeksiyalarla mübarizə aparmağa çalışan antikorlar daha yaxşı tanınan, müstəqil zülallardır. Dərmanlar tez-tez zülallara bağlanaraq işləyir.

RNT DNT-də olan genetik məlumatı “oxumağa” kömək edən molekul. Hüceyrənin molekulyar mexanizmi RNT yaratmaq üçün DNT-ni oxuyur, sonra isə zülal yaratmaq üçün RNT-ni oxuyur.

etiket (biologiyada) Heyvana bir neçə möhkəm bant və ya alətlər bağlamaq. Bəzən etiket hər bir şəxsə unikal identifikasiya nömrəsi vermək üçün istifadə olunur. Bir məxluqun ayağına, qulağına və ya bədəninin digər hissəsinə yapışdırıldıqdan sonra o, effektiv şəkildə heyvanın "adı" ola bilər. Bəzi hallarda, bir etiket heyvanın ətrafındakı mühitdən də məlumat toplaya bilər. Bu, elm adamlarına həm ətraf mühiti, həm də heyvanın içindəki rolunu anlamağa kömək edir.

Sitatlar

Jurnal: S. Wang et al. RNT-aptamer əsaslı iki rəngli CRISPR etiketləmə sistemi. Elmi Hesabatlar. Cild. 6, 27 may 2016-cı il, səh. 26857. doi: 10.1038/srep26857.

Jurnal: A. C. Komor və b. İki zəncirli DNT parçalanması olmadan genomik DNT-də hədəf bazanın proqramlaşdırıla bilən redaktəsi. Təbiət. Cild. 533, 19 may 2016-cı il, onlayn nəşr 20 aprel 2016-cı il, səh. 420. doi:10.1038/nature17946.

Jurnal: D. A. Nelles və başqaları. CRISPR/Cas9 ilə canlı hüceyrələrdə proqramlaşdırıla bilən RNT izləmə. Hüceyrə. Cild. 165, 7 aprel 2016-cı il, səh. 488. doi: 10.1016/j.cell.2016.02.054.

Tina Hesman Saey haqqında

Tina Hesman Saey baş işçi yazıçıdır və molekulyar biologiya üzrə hesabat verir. Onun elmlər namizədi var. Sent-Luisdəki Vaşinqton Universitetində molekulyar genetika və Boston Universitetində elmi jurnalistika üzrə magistr dərəcəsi.

Bu Məqalə üçün Sinif Resursları Ətraflı məlumat əldə edin

Bu məqalə üçün pulsuz pedaqoq resursları mövcuddur. Giriş üçün qeydiyyatdan keçin:


2020 kimya Nobel mükafatı gen redaktə vasitəsi olan CRISPR üçün gedir

Emmanuelle Charpentier və Cennifer Doudna CRISPR/Cas9 adlı güclü gen redaktə aləti hazırlayıblar (şəkilli). On ildən az müddətdə o, molekulyar genetika və gen terapiyasında inqilab etdi. O, həmçinin elm adamlarına 2020-ci il kimya üzrə Nobel mükafatını qazandırdı.

Meletios Verras/iStock/Getty Images Plus

Bunu paylaşın:

Jennifer Doudna və Emmanuelle Charpentier bakteriya müdafiəsini genetikada ən güclü vasitələrdən birinə çevirməyə kömək etdilər. Səylərinə görə onlar kimya üzrə 2020-ci il Nobel mükafatını yenicə aldılar.

İzahçı: Nobel mükafatı

Pernilla Wittung-Stafshede deyir: "Genetik qayçı cəmi səkkiz il əvvəl kəşf edilib". O, Kimya üzrə Nobel Komitəsinin üzvüdür. Artıq, o qeyd edir ki, bu “fantastik” qayçı DNT-ni istədiyiniz yerdə kəsə bilər. Bununla onlar "həyat elmlərində inqilab etdi" deyir. "Biz indi genomları istədiyimiz kimi asanlıqla redaktə edə bilərik - əvvəllər çətin və ya qeyri-mümkün olan bir şey."

Wittung-Stafshede oktyabrın 7-də İsveç Kral Elmlər Akademiyasının Stokholmda keçirdiyi mətbuat konfransında çıxış edib. Bu tədbirdə mükafat elan edilib. "Yalnız təxəyyül bu kimyəvi alətin gələcəkdə istifadə oluna biləcəyi hədləri müəyyən edir" dedi. "Bəlkə genetik xəstəlikləri müalicə etmək arzusu gerçəkləşəcək." Bununla belə, o xəbərdarlıq edir ki, bu cür güclü vasitənin harada və necə istifadə olunacağına qərar vermək üçün etika və qanundan istifadə edilməlidir.

Luis Echegoyen əlavə edir ki, qələbə "çox gözlənilən idi". O, El Pasodakı Texas Universitetində kimyaçı və Amerika Kimya Cəmiyyətinin prezidentidir. Kəşfdən Nobel Mükafatına qədər vaxt adətən daha uzun olsa da, CRISPR üçün bu mükafat “çoxdan gecikmişdir” deyir.

Doudna və Charpentier, təxminən 1,1 milyon dollar olan 10 milyon İsveç kronu mükafatını bölüşdürəcəklər.

Emmanuelle Charpentier (solda) və Cennifer Doudna (sağda) bakterial müdafiə sistemini gen redaktoruna çevirmək üçün birləşdilər. Soldan: ©Helmholtz/Hallbauer&Fioretti Sam Willard/Sam Willard Fotoqrafiya, Berkeley

Mikroblardan öyrənmək

Bakteriyalar və arxeya milyonlarla, bəlkə də milyardlarla ildir ki, viruslarla mübarizə aparmaq üçün CRISPR/Cas9-dan istifadə edir.

İzahçı: CRISPR necə işləyir

CRISPR, Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats deməkdir. Əslində, bu qısa, təkrarlanan DNT sendviç bakteriyası FTB-nin ən çox axtarılanlar siyahısındadır: işğalçı viruslar. Bakteriyalar hər dəfə bir virusla qarşılaşdıqda, onun bir DNT kubokunu çəkib təkrarlar arasında fayl verirlər. Bakteriyalar növbəti dəfə bu virusla qarşılaşdıqda, stəkan çəkilişlərinin RNT nüsxələrini düzəldirlər. Bu RNT fotokopiyaları daha sonra RNT-nin başqa bir hissəsi ilə birləşir. Trans-aktivləşdirici CRISPR RNT və ya tracrRNA kimi tanınır. Və o, bələdçi RNT kimi tanınan bütün nöqtələrdən ibarət bülleten göndərir. Bələdçi RNT-lər daha sonra DNT kəsici fermenti - Cas9-u virusa ötürür. Orada ferment doğrayır və təhlükəni aradan qaldırır.

Molekulyar qayçı

CRISPR/Cas9 iki hissəli gen redaktə vasitəsidir. Birinci hissə RNT-dən hazırlanmış genetik bələdçidən ibarətdir. İkinci hissə DNT-ni kəsən Cas 9 fermentidir. Bələdçi RNT fermenti tədqiqatçıların kəsmək istədiyi orqanizmin DNT-sində müəyyən bir nöqtəyə gətirir (burada hədəf ardıcıllığa baxın). Həmin nöqtə RNT üçün kimyəvi uyğunluqdur. Doğru yerə köçürüldükdən sonra Cas9 DNT-ni kəsir.

CRISPR/Cas9 necə işləyir

E. Otvel

E. Otvel

Doudna Kaliforniya Universitetində, Berklidə işləyir. Bu gün Charpentier Almaniyanın Berlin şəhərində Maks Plank İnfeksiya Biologiyası İnstitutuna rəhbərlik edir. İkisi 2011-ci ildə Puerto Rikoda keçirilən konfransda tanış olublar. "Biz Old San Juan ətrafında gəzdik və CRISPR/Cas9 haqqında danışdıq", - Doudna oktyabrın 7-də virtual mətbuat konfransı zamanı xatırladı. İkisi bakterial müdafiə sistemini öyrənmək üçün bir araya gəlməyə qərar verdi. Sonda onu gen redaktoruna çevirdilər.

Onların yeniliyi kubokdan çəkilmiş RNT-ni trakrRNT-yə birləşdirmək idi. Bu, tək bir bələdçi RNT yaratdı. Tədqiqatçılar anladılar ki, bu görüntülərin virusların molekulyar şəkilləri olması lazım deyil. Bunun əvəzinə, bir genə uyğun gələn RNT ilə çəkilmiş kuboku əvəz etməklə, elm adamları Cas9-u həmin geni və ya hər hansı bir geni parçalamağa yönəldə bilər.

Tərbiyəçilər və Valideynlər, Fırıldaqçı vərəqinə qeydiyyatdan keçin

İstifadəyə kömək etmək üçün həftəlik yeniləmələr Tələbələr üçün Elm Xəbərləri öyrənmə mühitində

Onun əhəmiyyəti əvvəldən bəlli idi

Doudna və Charpentier-in bu barədə dərc etdiyi əsas məqaləyə 9500-dən çox istinad edilib. David Liu deyir ki, bu, 2012-ci ildə ilk dəfə çıxandan bəri demək olar ki, hər səkkiz saatda bir dəfədir. O, Kembricdəki Harvard Universitetində kimyəvi bioloq və Howard Hughes Tibb İnstitutunun tədqiqatçısıdır.

Stenli Qi deyir ki, CRISPR-ın vədi dərhal aydın oldu. O, hazırda Kaliforniyadakı Stanford Universitetində biomühəndis və biotexnoloqdur. Lakin o, Doudnanın laboratoriyasında tələbə idi. Orada, o, kəşf üçün üzük oturacağına sahib idi. Qi deyir ki, o vaxt CRISPR-ın böyük işlər görəcəyini bilirdi. "Bu səkkiz ildə çoxlu irəliləyişlər və irəliləyişlər oldu" deyir, "bu, gözləntilərimdən çox-çox yüksəkdir."

Qi deyir ki, Doudna və Charpentier "CRISPR-nin geniş kateqoriyasına baxmağa davam etdilər". Onların davam edən işi bu sistemin təbiətdə necə təkamül etdiyi və işlədiyinə dair yeni anlayışlar qazandırdı. Doudna Cas9-un necə göründüyünü və necə işlədiyini göstərmək üçün iş görüb. Onun işi digər elm adamlarına CRISPR-ni daha dəqiq etməyə kömək etdi, deyir.

İzahatçı: Genlər nədir?

İndi bir çox tədqiqatçı insan hüceyrələrində genləri kəsmək və redaktə etmək üçün CRISPR/Cas9 istifadə edərək, bu genetik qayçıları növbəti addıma atıb. Alimlər CRISPR-dən istifadənin nə qədər ucuz və asan olduğunu tərifləyirlər. Bununla, tədqiqatçılar itlər, siçanlar, ilbizlər, inəklər və ağcaqanadlar da daxil olmaqla, müxtəlif heyvanların genlərini redaktə etdilər.

Alət həmçinin məlumatları kodlaşdırmaq və filmləri bakterial DNT-də saxlamaq üçün istifadə edilmişdir. Bitkilər və göbələklər də CRISPR müalicəsini aldılar. Və gen redaktoru insan immun hüceyrələrini xərçənglə mübarizə aparmaq və xərçəng hüceyrələrini bir-birinə qarşı çevirmək üçün yenidən proqramlaşdırmaq üçün istifadə edilmişdir.

Kəsmək, ya kəsməmək? Sual budur

CRISPR-ın böyük gücü ilə böyük mübahisə yarandı. Bu, Doudna və həmmüəllif Samuel Sternbergin 2017-ci il kitabında xəbərdarlıq etdiyi bir şeydir. Yaradılışda çatlaq: Təkamülü idarə etmək üçün yeni güc. Bəziləri gen redaktorunun nəsli kəsilməkdə olan növlərə kömək etmək və ya ağcaqanadları xəstəliklərdən qorumaq üçün istifadə oluna biləcəyini düşünür. Bununla belə, bu cür səylər hətta bütün növlərin nəsli kəsilə və ya ekoloji fəlakətlər yarada bilər. Artıq alimlər laboratoriyada ağcaqanadların kiçik populyasiyalarını məhv ediblər.

Ən mübahisəlisi isə Çində bir alim insan embrionlarında genləri redaktə etdi. Sınaqlar 2018-ci ildə əkiz qızlar dünyaya gətirdi. Onun hərəkətlərinə qarşı reaksiya sürətli və səsli idi. Bəzi insanlar körpələrin genlərinin redaktə edilməsinə qadağa qoymağa çağırıblar.

Claes Gustafsson deyir ki, CRISPR-in nəhəng gücü “bizim ondan çox ehtiyatla istifadə etməyimiz lazım olduğunu göstərir”. O, Kimya üzrə Nobel Komitəsinə sədrlik edir. "Ancaq eyni dərəcədə aydındır ki, bu, bəşəriyyətə böyük imkanlar verəcək bir texnologiyadır" dedi oktyabrın 7-də mətbuat konfransında.

Artıq CRISPR/Cas9-un xərçəng, oraq hüceyrə xəstəliyi, irsi korluq və s. müalicə etmək qabiliyyətini sınaqdan keçirmək üçün klinik sınaqlar davam edir. Müvəffəqiyyətli olarsa, gen redaktəsi əvvəllər müalicə olunmayan genetik xəstəlikləri müalicə edə və ya hətta sağalda bilər.

CRISPR hətta koronavirus pandemiyasında da rol oynadı. COVID-19 üçün bəzi diaqnostik testlər və inkişafda olan müalicələr CRISPR texnologiyasına əsaslanır.

Doudna və Charpentierdən başqa yalnız beş qadın kimya üzrə Nobel mükafatını qazanıb.

Doudna deyir: “Düşünürəm ki, bir çox qadınlarda elə bir hiss var ki, onların işləri kişi olsaydı, heç vaxt tanınmayacaq. Mən bu dəyişikliyi görmək istəyirəm və əminəm ki, bu, düzgün istiqamətdə bir addımdır”.

Kadr yazıçısı Maria Temming bu hekayəyə töhfə verdi.

Güclü Sözlər

bakteriya: (adj: bakterial) Birhüceyrəli orqanizmlər. Bunlar dənizin dibindən tutmuş digər canlı orqanizmlərin (məsələn, bitki və heyvanların) içinə qədər Yer kürəsinin demək olar ki, hər yerində yaşayırlar. Bakteriyalar Yerdəki həyatın üç sahəsindən biridir.

biomühəndis: Biologiyada və ya canlı orqanizmlərdən istifadə edəcək sistemlərdə problemləri həll etmək üçün mühəndisliyi tətbiq edən kimsə.

biologiya: Canlıların öyrənilməsi. Onları tədqiq edən alimlər kimi tanınırlar bioloqlar.

biotexnoloq: Canlı hüceyrələrdən faydalı şeylər hazırlamaq üçün istifadə edən alim.

Cas9: İndi genetiklərin genləri redaktə etmək üçün istifadə etdiyi bir ferment. O, DNT-ni kəsərək qırılmış genləri düzəltməyə, yenilərini birləşdirmək və ya müəyyən genləri sıradan çıxarmağa imkan verir. Cas9, bir növ genetik bələdçi olan CRISPR-lər tərəfindən kəsiklər etməli olduğu yerə sürülür. Cas9 fermenti bakteriyalardan gəldi. Viruslar bir bakteriyaya daxil olduqda, bu ferment mikrobların DNT-sini parçalaya bilər və onu zərərsiz edir.

hüceyrə: Orqanizmin ən kiçik struktur və funksional vahidi. Adətən çılpaq gözlə görmək üçün çox kiçikdir, membran və ya divarla əhatə olunmuş sulu mayedən ibarətdir. Ölçüsündən asılı olaraq, heyvanlar minlərlə hüceyrədən trilyonlara qədər hüceyrədən ibarətdir. Mayalar, kiflər, bakteriyalar və bəzi yosunlar kimi orqanizmlərin əksəriyyəti yalnız bir hüceyrədən ibarətdir.

kimyəvi: Sabit nisbətdə və quruluşda birləşən (bağlanan) iki və ya daha çox atomdan əmələ gələn maddə. Məsələn, su iki hidrogen atomunun bir oksigen atomuna bağlanması nəticəsində yaranan kimyəvi maddədir. Onun kimyəvi formulu H-dir2O. Kimyəvi həm də müxtəlif birləşmələr arasında müxtəlif reaksiyaların nəticəsi olan materialların xassələrini təsvir etmək üçün sifət ola bilər.

kimya: Maddələrin tərkibi, quruluşu və xassələri və onların qarşılıqlı əlaqəsi ilə məşğul olan elm sahəsi. Elm adamları bu biliklərdən tanış olmayan maddələri öyrənmək, çoxlu miqdarda faydalı maddələr çıxarmaq və ya yeni və faydalı maddələr hazırlamaq və yaratmaq üçün istifadə edirlər. (birləşmələr haqqında) Kimya həmçinin birləşmənin reseptinə, istehsal üsuluna və ya bəzi xassələrinə istinad etmək üçün termin kimi istifadə olunur. Bu sahədə çalışan insanlar kimyaçı kimi tanınır. (sosial elmdə) İnsanların əməkdaşlıq etmək, yola getmək və bir-birinin şirkətindən həzz almaq qabiliyyəti üçün bir termin.

klinik sınaq: İnsanları əhatə edən tədqiqat sınağı.

həmmüəllif: Birlikdə kitab, hesabat və ya tədqiqat işi kimi yazılı bir iş hazırlamış qrupdan (iki və ya daha çox adamdan) biri. Bütün həmmüəlliflər bərabər töhfə verməmiş ola bilər.

koronavirus: Səthindəki tacvari sünbüllərə görə adlandırılmış viruslar ailəsi (korona latınca “tac” deməkdir). Koronaviruslar soyuqdəyməyə səbəb olur. Ailəyə SARS daxil olmaqla daha ciddi infeksiyalara səbəb olan viruslar da daxildir.

COVID-19: 2019-cu ilin dekabr ayından başlayaraq potensial ölümcül xəstəliyin kütləvi yayılmasına səbəb olan koronavirusa verilən ad. Simptomlara pnevmoniya, qızdırma, baş ağrıları və nəfəs darlığı daxildir.

CRISPR: Qısaltma - tələffüz crisper - "klasterləşdirilmiş müntəzəm aralıqlı qısa palindromik təkrarlar" termini üçün. Bunlar məlumat daşıyan bir molekul olan RNT parçalarıdır. Onlar genetik materialı qayçı kimi kəsmək üçün Cas9 adlı fermentə rəhbərlik edə bilərlər. Bu yolla, onlar spesifik genləri redaktə edə və ya dəyişdirə bilərlər ki, sonra bu genlərin necə işlədiyini öyrənə, pozulmuş genlərin zədələnməsini bərpa edə, yeni genlər daxil edə və ya zərərli olanları söndürə bilsinlər.

DNT: (dezoksiribonuklein turşusunun qısaltması) Genetik təlimatları daşıyan, əksər canlı hüceyrələrin içərisində uzun, cüt zəncirli və spiral formalı molekul. O, fosfor, oksigen və karbon atomlarının onurğa sütunu üzərində qurulub. Bitki və heyvanlardan mikroblara qədər bütün canlılarda bu təlimatlar hüceyrələrə hansı molekulları əmələ gətirəcəklərini bildirir.

ekoloji: Orqanizmlərin bir-biri ilə və onların fiziki ətrafı ilə əlaqələri ilə məşğul olan biologiya sahəsinə aid olan sifət. Bu sahədə çalışan alimə ekoloq deyilir.

embrion: Yalnız bir və ya bir neçə hüceyrədən ibarət olan onurğa sümüyünün inkişaf edən orqanizmin və ya heyvanın erkən mərhələləri. Bir sifət olaraq, bu termin embrion olardı - və sistemin və ya texnologiyanın erkən mərhələlərinə və ya həyatına istinad etmək üçün istifadə edilə bilər.

təhlükə altındadır: Nəsli kəsilmək təhlükəsi altında olan növləri təsvir etmək üçün istifadə olunan sifət.

fermentlər: Kimyəvi reaksiyaları sürətləndirmək üçün canlılar tərəfindən yaradılmış molekullar.

etika: (adj. etik) İnsanların başqaları və onların ətraf mühiti ilə qarşılıqlı əlaqəsinə dair davranış kodeksi. Etik olmaq üçün insanlar başqaları ilə ədalətli davranmalı, hər hansı formada saxtakarlıqdan və ya vicdansızlıqdan çəkinməli və özlərinin ədalətli paylarından çoxunu götürməkdən və ya istifadə etməkdən çəkinməlidirlər (bu, tamahdan qaçmaq deməkdir). Etik davranış insanları təhlükələr barədə əvvəlcədən xəbərdar etmədən və potensial riskləri qəbul etməyi seçmədən başqalarını riskə atmaz. Bu sahədə çalışan mütəxəssislər etika mütəxəssisləri kimi tanınır.

təkamül: (v. təkamül etmək) Növlərin zamanla, adətən genetik dəyişkənlik və təbii seçmə yolu ilə dəyişikliklərə məruz qaldığı proses. Bu dəyişikliklər, adətən, əvvəlki tipə nisbətən ətraf mühitə daha uyğun olan yeni bir orqanizm növü ilə nəticələnir. Daha yeni növ mütləq daha "qabaqcıl" deyil, sadəcə inkişaf etdiyi xüsusi şərtlərə daha yaxşı uyğunlaşdırılmışdır.

sönmüş: Canlı üzvü olmayan bir növü təsvir edən sifət.

qoruyucu: (v.) Çox vaxt bəzi tikişlər boyunca iki şeyi birləşdirmək.

gen: (sifət. genetik) Hüceyrənin zülal istehsalı üçün kodlaşdıran və ya təlimatları saxlayan DNT seqmenti. Nəsillər genləri valideynlərindən miras alırlar. Genlər orqanizmin görünüşünə və davranışına təsir göstərir.

gen redaktəsi: Tədqiqatçılar tərəfindən genlərə qəsdən dəyişikliklərin tətbiqi.

genom: Hüceyrə və ya orqanizmdə genlərin və ya genetik materialın tam dəsti. Hüceyrələrdə yerləşən bu genetik mirasın öyrənilməsi genomika kimi tanınır.

immun: (adj.) İmmunitetlə əlaqəsi olan. (v.) Müəyyən bir infeksiyanın qarşısını almağa qadirdir. Alternativ olaraq, bu termin bir orqanizmin müəyyən bir zəhərə və ya prosesə məruz qalmasından heç bir təsir göstərmədiyini ifadə etmək üçün istifadə edilə bilər. Ümumiyyətlə, bu termin müəyyən bir dərman, xəstəlik və ya kimyəvi maddə ilə bir şeyə zərər verə bilməyəcəyini göstərə bilər.

infeksiya: Bir orqanizmdən digərinə keçə bilən xəstəlik. Adətən bir növ mikrobdan qaynaqlanır.

yenilik: (v. innovate adj. innovative) Mövcud ideyaya, prosesə və ya məhsula yeni, ağıllı, daha effektiv və ya daha praktiki uyğunlaşma və ya təkmilləşdirmə.

fikir: Təcrübə yolu ilə həll yolu tapmaq əvəzinə, sadəcə düşünməklə vəziyyəti dəqiq və dərindən başa düşmək bacarığı.

mikrob: Mikroorqanizm üçün qısadır. Bakteriyalar, bəzi göbələklər və amöbalar kimi bir çox başqa orqanizmlər də daxil olmaqla, çılpaq gözlə görmək üçün çox kiçik olan canlı varlıq. Əksəriyyəti tək hüceyrədən ibarətdir.

Nobel mükafatı: Alfred Nobel adına nüfuzlu mükafat. Ən çox dinamitin ixtiraçısı kimi tanınan Nobel 1896-cı il dekabrın 10-da vəfat edən zaman varlı adam idi. Nobel öz vəsiyyətində var-dövlətinin çox hissəsini fizika sahəsində bəşəriyyət üçün əlindən gələni edənlərə mükafatlar yaratmaq üçün qoyub. kimya, fiziologiya və ya tibb, ədəbiyyat və sülh. Qaliblər medal və böyük pul mükafatı alırlar.

pandemiya: Bir ölkədə və ya dünyada əhalinin böyük bir hissəsinə təsir edən epidemiya.

RNT: DNT-də olan genetik məlumatı “oxumağa” kömək edən molekul. Hüceyrənin molekulyar mexanizmi RNT yaratmaq üçün DNT-ni oxuyur, sonra isə zülal yaratmaq üçün RNT-ni oxuyur.

oraq hüceyrə xəstəliyi: Bədənin normal hemoglobin - qırmızı qan hüceyrələrində oksigen daşıyan zülal istehsal etmə qabiliyyətinə təsir edən genetik xəstəlik. Bu xəstəliyi olan insanlar hər bir valideyndən qüsurlu geni miras alırlar. Bu genlərdən ən azı biri insanın bədənində hemoglobin S kimi tanınan şeyin əmələ gəlməsinə səbəb olur. Hər iki valideyndən hemoglobin-S genini miras alan şəxs xəstəliyin ən ümumi (və ümumiyyətlə ağır) formasını inkişaf etdirir: oraq hüceyrəli anemiya. O, qırmızı qan hüceyrəsinin formasını disk şəklindən sərt aypara və ya “oraq” formalı hüceyrəyə dəyişir. Bu qüsurlu hüceyrələr normal hüceyrələr qədər yaşamır. Daha da əhəmiyyətlisi, onlar qan damarlarında ilişib qala bilər, ağrılı böhranlara səbəb olur və xəstəxanada müalicə tələb edir.

növlər: Yaşamaq və çoxalmaq qabiliyyətinə malik olan nəsillər yaratmağa qadir olan oxşar orqanizmlər qrupu.

texnologiya: Elmi biliklərin praktik məqsədlər üçün, xüsusən sənayedə tətbiqi - və ya bu səylərin nəticəsi olan cihazlar, proseslər və sistemlər.

virtual: Demək olar ki, bir şey kimi olmaq. Faktiki olaraq real olan bir obyekt və ya konsepsiya demək olar ki, doğru və ya real olardı - lakin tam deyil. (hesablamada) Rəqəmsal emal və/və ya internetdə və ya vasitəsilə həyata keçirilən şeylər. Məsələn, virtual konfrans insanların internet üzərindən baxaraq iştirak etdiyi yer ola bilər.

virus: Zülalla əhatə olunmuş RNT və ya DNT-dən ibarət kiçik infeksion hissəciklər. Viruslar yalnız öz genetik materialını canlıların hüceyrələrinə yeritməklə çoxala bilirlər. Alimlər tez-tez virusları canlı və ya ölü adlandırsalar da, əslində heç bir virus həqiqətən canlı deyil. Heyvanlar kimi yemir və ya bitkilər kimi öz qidasını hazırlamır. Yaşamaq üçün canlı hüceyrənin hüceyrə mexanizmlərini qaçırmalıdır.

Sitatlar

Elan:​ Nobelprize.org. Kimya üzrə Nobel mükafatı. 7 oktyabr 2020-ci ildə onlayn yayımlandı.

Jurnal: M. Jinek və başqaları. Adaptiv bakterial toxunulmazlıqda proqramlaşdırıla bilən ikili RNT-yə rəhbərlik edən DNT endonükleaz. Elm. Cild. 337, 17 avqust 2012, səh. 816. doi: 10.1126/elm.1225829.

Tina Hesman Saey haqqında

Tina Hesman Saey baş işçi yazıçıdır və molekulyar biologiya üzrə hesabat verir. Onun elmlər namizədi var. Sent-Luisdəki Vaşinqton Universitetində molekulyar genetika və Boston Universitetində elmi jurnalistika üzrə magistr dərəcəsi.

Bu Məqalə üçün Sinif Resursları Ətraflı məlumat əldə edin

Bu məqalə üçün pulsuz pedaqoq resursları mövcuddur. Giriş üçün qeydiyyatdan keçin:


Adaptiv İmmun Cavab kimi CRISPR-Cas Sistemləri

CRISPR sistemləri ilk dəfə kəşf edildikdə, onların termofil arxeya və bakteriyalarda yeni bir DNT təmir mexanizmi olduğu düşünülürdü. [4] 2000-ci illərin əvvəllərində Mojica və iş yoldaşları ayırıcı ardıcıllıqların bakteriofaqlarda, viruslarda və plazmidlərdə tapılan ardıcıllıqla oxşar olduğunu gördülər. Onlar aşkar etdilər ki, viruslar bakteriyaları saxlayan homoloji boşluq ardıcıllığına yoluxdura bilməz və bu ardıcıllığın prokaryotlarda adaptiv immun sistemində rol oynadığını irəli sürdü. [1] Qısaca olaraq, virus prokariotu yoluxdurduqda, CRISPR massivlərindəki spacer ardıcıllıqları tamamlayıcı DNT və ya RNT viral ardıcıllıqlarını parçalamaq üçün CRISPR ilə əlaqəli ardıcıllıq (Cas) zülalını istiqamətləndirən qısa CRISPR RNT (crRNA) yaratmaq üçün transkripsiya edilir. CRISPR-Cas sisteminin növü üzrə. Bu yolla, CRISPR-Cas sistemləri eyni virus tərəfindən təkrar infeksiyaların qarşısını almaq üçün müdafiə mexanizmi kimi fəaliyyət göstərir.


CRISPR/Cas9 ilə nə edirik?

Most experiments use mouse embryos or cells grown in petri dishes in artificial liquid designed to be like blood. Other researchers are modifying stem cells that may then be re-injected into patients to repopulate damaged organs.

Only a few labs around the world are actually working with early human embryos. This research is highly regulated and carefully watched. Others work on plant cells, as whole plants can be grown from a few cells.

As we learn more, the scope of what we can do with CRISPR/Cas9 will improve. We can do a lot, but every organism and every cell is different. What’s more, everything in the body is connected, so we must think about unexpected side effects and consider the ethics of changing genes. Most of all we, as a society, should discuss and agree what we wish to achieve.

Read the other articles in our precision medicine series here.


Nobel Prize in Chemistry Goes to Discovery of &lsquoGenetic Scissors&rsquo Called CRISPR/Cas9

This year&rsquos Nobel Prize in Chemistry was awarded for the discovery of the CRISPR/Cas9 gene editing system, which has&mdashfor the first time&mdashenabled scientists to make precise changes in the long stretches of DNA that make up the code of life for many organisms, including people. The prize was shared by Emmanuelle Charpentier, a microbiologist and director of the Berlin-based Max Planck Unit for the Science of Pathogens, and Jennifer A. Doudna, a professor and biochemist at the University of California, Berkeley. The scientists will split the prize money of 10 million Swedish kronor, or a little more than $1.1 million.

This CRISPR tool, often described as &ldquogenetic scissors,&rdquo has been used by plant researchers to develop crops that withstand pests and drought, and it could transform agriculture. In medicine, the method is involved in clinical trials of new cancer therapies. And researchers are trying to employ it to cure certain inherited diseases. &ldquoIt is being used all over science,&rdquo says Claes Gustafsson, chair of the Nobel Committee for Chemistry.

Nearly a decade ago Charpentier discovered a previously unknown molecule, tracrRNA, in bacteria. She learned that this molecule was part of an immune system in the microbes that helps them fight off viruses by cleaving viral DNA. The mechanism the microbes use to do so is called CRISPR. At about the same time, Doudna was mapping the cas proteins, a series of enzymes associated with CRISPR that snip apart DNA at specific spots. The two scientists began collaborating in 2011, after meeting at a conference in Puerto Rico where they went to a café in San Juan and talked about the overlap in their work. They succeeded in making these genetic scissors in a laboratory, and in reprogramming them to cut DNA at whatever spot the scientists selected.

This is the first time the chemistry Nobel has gone to two women. Charpentier, reached by phone this morning, said, &ldquoI&rsquom very happy this prize goes to two women. I hope it provides a positive message for young girls, young women, who wish to follow the path of science.&rdquo Doudna, speaking at a press conference earlier today, echoed that thought. &ldquoI&rsquom delighted to inspire the next generation, if possible,&rdquo she said.

Luis Echegoyen, president of the American Chemical Society, notes that &ldquofor a long time women have been nominated, but few have obtained the prize.&rdquo The Nobels began in 1901, and there were only five female winners in chemistry before Charpentier and Doudna. This disparity reflected a bias against women rather than the quality of their science, Echegoyen says. Times may be changing, however: Frances Arnold of the California Institute of Technology won the chemistry award in 2018 for her work on directed evolution.

CRISPR &ldquois very selective, very exquisite chemistry,&rdquo Echegoyen says. &ldquoKnowing the chemistry behind things allows you to control the biology. And it lets you understand the different functions of genes. Charpentier and Doudna were absolutely at the core of this discovery.&rdquo A third scientist, Feng Zhang of the Broad Institute of the Massachusetts Institute of Technology and Harvard University, has also claimed major credit for work on CRISPR&rsquos discovery and use. And the dispute is currently being waged in legal battles over U.S. patents. But the Nobel committee did not mention Zhang and focused solely on Charpentier and Doudna. The duo has been on a prizewinning streak: During the past five years, the two won a Breakthrough Prize in Life Sciences, a Wolf Prize in Medicine and a Kavli Prize in Nanoscience (that last award was shared with Virginijus &Scaronik&scaronnys, a biochemist who worked on CRISPR independently.) They were also named Japan Prize winners.

The Nobel chemistry committee felt that Charpentier and Doudna&rsquos work, though relatively recent, &ldquohad already benefited humankind greatly,&rdquo said committee member Pernilla Wittung Stafshede during today&rsquos announcement. There are already many dozens of applications. Angela Zhou, an information scientist at CAS (Chemical Abstracts Service), a division of the American Chemical Society that tracks discoveries and technologies in that field through mentions in journals and patents, says a few of them stand out. CRISPR, she says, has been used to &ldquomodify immune cells to make them more effective at destroying cancer cells and to remove the HIV virus when it has integrated itself into the human genome. And CRISPR-based drugs are being developed to treat heart disease, blood disorders and blindness.&rdquo

In her press conference, Doudna said that it is relatively easy to get the genome editing molecules into eye cells and blood cells, so genetic eye diseases and blood illnesses such as sickle cell disease are most amenable to CRISPR-based therapies. &ldquoFurther out, it can be used on neurodegenerative diseases, where there is a great need,&rdquo she said. Amid the COVID-19 pandemic, the technology is being used to develop diagnostic tests to detect the novel coronavirus. Charpentier also noted that CRISPR is now being employed in basic research on the virus to search for molecules that help the pathogen replicate.

The use of CRISPR has generated significant controversy in addition to plaudits, Doudna acknowledged. Scientists have utilized the technique to edit genes in human sperm and egg cells. And a researcher in China used gene editing on viable human embryos, creating a storm of condemnation and worry about babies &ldquodesigned&rdquo to have particular qualities. &ldquoIt&rsquos important to have responsible use of this technology in the future,&rdquo said Doudna, who has been involved in scientific groups that have crafted ethical guidelines. She supports making careful changes to sperm and egg cells for therapeutic purposes&mdashto prevent inherited diseases&mdashbut opposes employing CRISPR or related techniques for human enhancement.

Both scientists said they were not expecting to hear from Sweden this morning. Charpentier, calling in to the Nobel announcement, acknowledged that her name and Doudna&rsquos had surfaced as potential winners in recent years. &ldquoIt was mentioned to me a number of times, perhaps more than I would like,&rdquo she said. Still, she noted, she had not thought this would be her year. &ldquoWhen I got the call this morning I was very emotional. I was surprised,&rdquo Charpentier said. But &ldquoit&rsquos real now.&rdquo

Editor&rsquos Note (10/7/20): This article has been updated after posting to include comments from Luis Echegoyen, Pernilla Wittung Stafshede and Jennifer A. Doudna.


GİRİŞ

The development of high precision genome editing tools like targeted nucleases has accelerated advances in fundamental plant science and crop breeding (Zhang, Massel, Godwin, & Gao, 2018 ). Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), and its CRISPR-associated protein (Cas), is an RNA-guided nuclease developed from the microbial adaptive immune system by repurposing for genome editing (Barrangou & Marraffini, 2014 ). CRISPR-Cas technologies can facilitate efficient genome engineering within eukaryotic cells (Komor, Badran, & Liu, 2017 ). Precise targeting of the Cas9 protein is achieved by specifying a 20-nucleotide (nt) targeting sequence within its single guide RNA (sgRNA Ran et al., 2013 ). The application of genome editing tools such as CRISPR-Cas9 in genetic studies and for engineering crops with desirable traits has become a major focus of plant scientists and precision plant breeders alike (Borrill, 2020 ). The induction of targeted site-specific double stranded breaks in DNA and the subsequent repair through direct ligation sometimes results in errors such as insertions or deletions (indels) leading to a loss of gene function (knockouts Rodgers & McVey, 2016 ).

Modern domesticated wheats are derivatives from ancient hybridization events between ancestral progenitor species. The two most extensively cultivated wheats are the tetraploid durum or pasta wheat (Triticum turgidum ssp. durum L.) and hexaploid bread wheat (Triticum aestivum L.) (Matsuoka, 2011 ). Both species have large genomes—durum, ∼12 and hexaploidy, ∼16 Gbp—consisting mostly of repetitive elements. Within these polyploid species each gene usually exists as two copies in the tetraploid durum wheat or as three in hexaploid bread wheat. Homoeologous gene copies are usually highly conserved in gene structure and sequence among the subgenomes (>95% Adamski et al., 2020 ).

The first reported use of CRISPR-Cas9 to produce a stably genome edited wheat plant was the targeted knockout of the Mildew Locus O (Mlo), conferring resistance to the powdery mildew pathogen Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt), this was achieved in combination with an earlier gene editing technology, transcription activator-like effector nucleases (TALEN Wang et al., 2014 ). Since this first report, wheat genes of agronomical and fundamental scientific interest have been targeted using CRISPR-Cas9 technology, such as α-gliadin genes to lower gluten grain content (Sánchez-León et al., 2018 ), TaGW2 to increase grain weight (Zhang, Li, et al., 2018 ), TaZIP4-B2 to understand meiotic homologous crossover (Rey et al., 2018 ), TaQsd1 to reduce preharvest sprouting (Abe et al., 2019 ), TaMTLCENH3 for haploid plant induction (Liu et al., 2019 Lv et al., 2020 ).

Here, we describe experimentally derived protocols for the selection of sgRNA targets, construct assembly, and screening analysis for genome editing in hexaploid wheat.


Tool for gene discovery

Scientists have long sought after this sort of genome editing tools for living cells. Two other technologies, called zinc-finger nucleases and TALEN (transcription activator-like effector nuclease) are available to achieve the same result. However, the CRISPR technology is much easier to generate and manipulate. This means that most biological research laboratories can carry out the CRISPR experiments.

As a result, CRISPR technology has been quickly adopted by scientists all over the world and put it into various tests. It has been demonstrated to be effective in genome editing of most experimental organisms, including cells derived from insects, plants, fish, mice, monkeys and humans.

Such broad successes in a short period of time imply we’ve arrived at a new genome editing era, promising fast-paced development in biomedical research that will bring about new therapeutic treatments for various human diseases.

Jennifer Doudna from the University of California Berkeley, who was one a co-inventor of the CRISPR, recently called for caution in using the gene-editing technology on human cells. US Department of Energy

The CRISPR technology offers a novel tool for scientists to address some of the most fundamental questions that were difficult, if not impossible, to address before.

For instance, the whole human genomic DNA sequence had been deciphered many years ago, but the majority of information embedded on the DNA fragments are largely unknown. Now, the CRISPR technology is enabling scientists to study those gene functions. By eliminating or replacing specific DNA fragments and observing the consequences in the resulting cells, we can now link particular DNA fragments to their biological functions.

Recently, cells and even whole animals with desired genome alterations have successfully been generated using the CRISPR technology. This has proven highly valuable in various biomedical research studies, such as understanding the cause and effect relationship between specific DNA changes and human diseases. Studying DNA in this way also sheds light on the mechanisms underlying how diseases develop and provides insights for developing new drugs that eliminate specific disease symptoms.

With such profound implications in medical sciences, many biotech and pharmaceutical companies have now licensed the CRISPR technology to develop commercial products.

For example, a biotech company, Editas Medicine, was founded in 2013 with the specific goal of creating treatments for hereditary human diseases employing the CRISPR technology.

However, products derived from the use of CRISPR technology are yet to hit the market with FDA approval.


What is CRISPR?

CRISPR is a technology that can be used to edit genes and, as such, will likely change the world.

The essence of CRISPR is simple: it’s a way of finding a specific bit of DNA inside a cell. After that, the next step in CRISPR gene editing is usually to alter that piece of DNA. However, CRISPR has also been adapted to do other things too, such as turning genes on or off without altering their sequence.

There were ways to edit the genomes of some plants and animals before the CRISPR method was unveiled in 2012 but it took years and cost hundreds of thousands of dollars. CRISPR has made it cheap and easy.

CRISPR is already widely used for scientific research, and in the not too distant future many of the plants and animals in our farms, gardens or homes may have been altered with CRISPR. In fact, some people already are eating CRISPRed food.

Advertisement

CRISPR technology also has the potential to transform medicine, enabling us to not only treat but also prevent many diseases. We may even decide to use it to change the genomes of our children. An attempt to do this in China has been condemned as premature and unethical, but some think it could benefit children in the future.

CRISPR is being used for all kinds of other purposes too, from fingerprinting cells and logging what happens inside them to directing evolution and creating gene drives.

The key to CRISPR is the many flavours of “Cas” proteins found in bacteria, where they help defend against viruses . The Cas9 protein is the most widely used by scientists. This protein can easily be programmed to find and bind to almost any desired target sequence, simply by giving it a piece of RNA to guide it in its search.

When the CRISPR Cas9 protein is added to a cell along with a piece of guide RNA, the Cas9 protein hooks up with the guide RNA and then moves along the strands of DNA until it finds and binds to a 20-DNA-letter long sequence that matches part of the guide RNA sequence. That’s impressive, given that the DNA packed into each of our cells has six billion letters and is two metres long.

What happens next can vary. The standard Cas9 protein cuts the DNA at the target. When the cut is repaired, mutations are introduced that usually disable a gene. This is by far the most common use of CRISPR. It’s called genome editing – or gene editing – but usually the results are not as precise as that term implies.

CRISPR can also be used to make precise changes such as replacing faulty genes – true genome editing – but this is far more difficult.

Customised Cas proteins have been created that do not cut DNA or alter it in any way, but merely turn genes on or off : CRISPRa and CRISPRi respectively. Yet others, called base editors, change one letter of the DNA code to another .

So why do we call it CRISPR? Cas proteins are used by bacteria to destroy viral DNA. They add bits of viral DNA to their own genome to guide the Cas proteins, and the odd patterns of these bits of DNA are what gave CRISPR its name: clustered regularly interspaced short palindromic repeats. Michael Le Page


Əlaqədar

Wyss Institute
Center for Life Science Bldg.
3 Blackfan Circle
Boston, MA 02115
Map and directions


Videoya baxın: SHERLOCK: A CRISPR Tool to Detect Disease (Oktyabr 2022).