Објашњено: Нобелова награда за хемију за маказе за уређивање гена

Еммануелле Цхарпентиер, Јеннифер Доудна деле награду за хемију ЦРИСПР-а, која омогућава научницима да 'режу-залепе' унутар генетске секвенце. Ово има различите потенцијалне употребе, али такође изазива етичку забринутост.

Прво, истраживачи вештачки стварају водећи РНК, која помаже да се генетске маказе однесу до места у геному где ће бити направљен рез. Да би уредили ген, они посебно дизајнирају мали ДНК шаблон. Када ћелија поправи посекотину, користиће овај ДНК шаблон. Ово мења код у геному. (Јохан Јарнестад/Краљевска шведска академија наука)

Његова једноставност се често пореди са механизмом „Исеци-Копирај-Налепи“ у било ком процесору текста (или вероватно, једнако уобичајеним механизмом „Пронађи-Замени“), док његова употреба потенцијално може да трансформише људска бића и све друге облике живота. Може потенцијално елиминисати генетске и друге болести, умножити пољопривредну производњу, исправити деформитете, па чак и отворити спорније могућности производње „дизајнерских беба“ и доношења козметичког савршенства. У ствари, све што је повезано са функционисањем гена може се исправити или „уредити“.

ЦРИСПР (скраћеница за прилично неелегантно названа Цлустеред Регуларли Интерспацед Схорт Палиндромиц Репеатс) технологија за уређивање гена изазива огромно узбуђење од када је развијена 2012. године, како због обећања које има у побољшању квалитета живота, и опасности од његове злоупотребе. Стотине научника и лабораторија од тада су почеле да раде на технологији за различите намене. У последњих осам година, технологија је донела низ награда и признања за своје програмере. У среду је то кулминирало доделом Нобелове награде за хемију за две жене које су све започеле, 52-годишњу Еммануелле Цхарпентиер из Француске и 56-годишњу Американку Џенифер Доудна.

То је вероватно једини пут у историји Нобелове награде да су две жене проглашене за једине добитнице.

Технологија

Уређивање или модификовање секвенци гена није ништа ново. То се дешава већ неколико деценија, посебно у области пољопривреде, где је неколико усева генетски модификовано да би обезбедило одређене особине.

Али оно што је ЦРИСПР урадио је да је уређивање гена учинило веома лаким и једноставним, а у исто време и изузетно ефикасним. А могућности су скоро бескрајне, рекао је Дебојјоти Чакраборти који ради са овом технологијом у ЦСИР-Институту за геномику и интегративну биологију у Њу Делхију.

У суштини, технологија функционише на једноставан начин — лоцира одређено подручје у генетском низу за које је дијагностиковано да је узрок проблема, исече га и замењује га новом и исправном секвенцом која више не узрокује проблем.

Технологија реплицира природни одбрамбени механизам у неким бактеријама које користе сличан метод да се заштите од напада вируса.

Молекул РНК је програмиран да лоцира одређену проблематичну секвенцу на ланцу ДНК, а посебан протеин назван Цас9, који се сада у популарној литератури често описује као „генетске маказе“, користи се за разбијање и уклањање проблематичне секвенце. ДНК ланац, када је прекинут, има природну тенденцију да се поправи. Али механизам ауто-поправке може довести до поновног раста проблематичне секвенце. Научници интервенишу током овог процеса ауто-поправке дајући жељену секвенцу генетских кодова, која замењује оригиналну секвенцу. То је као да сечете део дугачког патентног затварача негде између и да замените тај део новим сегментом.

Екпресс Екплаинедје сада укљученоТелеграм. Кликните овде да се придружите нашем каналу (@иеекплаинед) и будите у току са најновијим

Пошто је цео процес програмибилан, има изузетну ефикасност и већ је донео готово чудесне резултате. Постоји много болести и поремећаја, укључујући неке облике рака, који су узроковани нежељеном генетском мутацијом. Ово се све може поправити овом технологијом. Постоје огромне апликације и другде. Генетске секвенце организама који изазивају болести могу се променити како би били неефикасни. Гени биљака се могу уређивати да би се издржале од штеточина или побољшале њихову толеранцију на сушу или температуру.

У смислу његових импликација, ово је можда најзначајније откриће у наукама о животу након открића структуре двоструке спирале молекула ДНК 1950-их, рекао је Сиддхартх Тивари из Националног института за пољопривредну биотехнологију са сједиштем у Мохали, који је био коришћењем ЦРИСПР технологије на генима биљке банане.

Еммануелле Цхарпентиер и Јеннифер Доудна, за откривање ЦРИСПР/Цас9 генетских маказа, које се могу користити за промену ДНК живих бића.

Победници

Цхарпентиер и Доудна су радили независно када су наишли на различите делове информација које су се касније скупиле да би се развиле у ову технологију. Шарпентијеру, биологу који је тада радио у лабораторији у Шведској, била је потребна стручност биохемичара да обради нове информације које је добила о генетским секвенцама у одређеној бактерији на којој је радила под називом Стрептоцоццус пиогенес.

Чула је за Доуднин рад на Калифорнијском универзитету у Берклију, а њих двоје су се случајно срели на научној конференцији у Порторику 2011, према извештају објављеном на веб страници Нобелове награде. Цхапентиер је предложио сарадњу, на шта је Доудна пристао. Њихове истраживачке групе су затим сарађивале на великим удаљеностима током следеће године. У року од годину дана успели су да изађу са револуционарном технологијом уређивања гена.

Неколико других научника и истраживачких група такође је дало витални допринос у развоју ове технологије. Неко попут Виргинијуса Сиксниса, биохемичара који ради на Универзитету у Виљнусу у Литванији, широко је познат као ко-изумитељ ове технологије. У ствари, Сикснис је поделио Кавли награду за 2018. годину у нанонауци са Доудном и Цхапентиером за ову технологију. Али суштински допринос ове две жене је неоспоран. Њихово достигнуће је признато кроз неколико престижних награда у последњих неколико година, укључујући награду Бреактхроугх Призе ин Лифе Сциенцес 2015. године и Волф награду у медицини раније ове године.

У научној заједници се чуло да је Нобелова награда за хемију припала биолозима. Али очигледно ово није нова појава. Централна улога хемије у наукама о животу — на молекуларном нивоу, биологија је у суштини хемија — обезбедила је да се све већи број Нобелових награда у последње време додељује за рад у области биохемије. У ствари, истраживачки рад објављен раније ове године указао је на ову постепену промену у природи награде за хемију. Према Цхемистри Ворлд, новинском часопису који издаје Краљевско хемијско друштво, од 189 научника који су до сада добили Нобелову награду за хемију, 59 је радило у области биохемије. Ово је било више од било које друге гране хемије.

Такође прочитајте | Нобелове награде за Стање и Лек

Етхицал Цонцернс

У новембру 2018, кинески истраживач у Шензену направио је међународну сензацију својом тврдњом да је променио гене људског ембриона што је на крају резултирало рођењем девојчица близнакиња. Ово је био први документовани случај производње „дизајнерских беба“ помоћу нових алата за уређивање гена као што је ЦРИСПР, и изазвао је управо ону врсту етичке забринутости о којој су говорили научници попут Доудне.

У случају кинеских близанаца, гени су уређени како би се осигурало да се не заразе ХИВ-ом, вирусом који изазива СИДУ. Ову посебну особину би потом наследиле и њихове наредне генерације. Забринутост није била око разлога због којих је технологија коришћена колико због етике производње беба са одређеним генетским особинама. Научници су истакли да проблем у овом случају, потенцијална инфекција ХИВ вирусом, већ има друга алтернативна решења и третмане. Оно што је погоршало ствари је то што је уређивање гена вероватно урађено без икакве регулаторне дозволе или надзора. Други су такође истакли да, иако је ЦРИСПР технологија била невероватно прецизна, није била 100 посто тачна, и могуће је да би неки други гени такође могли бити измењени грешком.

Сама Доудна је водила кампању за развој међународних правила и смерница за коришћење ЦРИСПР технологије, и заговарала је општу паузу ове врсте апликација до тог времена.

Подели Са Пријатељима: