Virușii sunt invadatori ai celulelor noastre, care pot crea boli și boli. Și, până de curând, am avut foarte puțină capacitate de a contracara impactul. Un astfel de virus cu care suntem familiarizați cu toții este virusul gripal sau gripa. Gripa contribuie la morbiditatea umană în fiecare an, atacând persoanele foarte tinere sau în vârstă din populația noastră. Cercetătorii au dezvăluit acum o tehnică care poate preveni virusurile în celulele umane.
Care este tehnica de prevenire a virușilor?
Imaginați-vă să puneți împreună un puzzle. Vă puteți imagina rezultatul. Și pe măsură ce puneți piesele împreună, potriviți crestăturile acolo unde credeți că acestea aparțin. Cu toate acestea, pe măsură ce continuați, vă dați seama că imaginea nu arată tocmai corect. Astfel, acum trebuie să găsiți piesele care obstrucționează viziunea dorită pentru o imagine corectă și completă.
Aceasta este o explicație simplificată pentru editarea genelor. Luați în considerare ADN-ul uman, un puzzle menit să creeze o imagine frumoasă. Dar, uneori, piesele suferă daune, corupție sau plasare necorespunzătoare. Acest lucru declanșează apariția unor boli, boli sau modificări ale modului în care am fost proiectați intenționat să funcționăm. Oamenii de știință din ultimul deceniu au descoperit o modalitate prin care acea bucată eronată a ADN-ului nostru poate fi îndepărtată și apoi eventual înlocuită cu partea care se potrivește corect. Această tehnică se numește CRISPR.
Ce este CRISPR?
Acronimul CRISPR înseamnă C lustruit R în mod regulat I ninterspațiat S hort Palindromic R repetiții. De asemenea, îl puteți auzi numit CRISPR/Cas9. Cas9 se referă la proteina din celulele noastre care „taie” sau elimină o secvență de ADN defectuoasă pe care a văzut-o înainte și recunoaște că este un inamic.
Când facem gripă, ne gândim doar la efectul pe care boala sau boala îl are asupra funcției noastre zilnice. Pentru a explica CRISPR, trebuie să ne amintim că sistemele noastre, care sunt compuse din milioane de celule, sunt ceea ce este de fapt atacat. Virusul bacterian, care ne-a provocat răceala sau gripa, de exemplu, ne atacă celulele, iar celulele noastre ripostează pentru a ne proteja. Când ne revenim din frig, acea secvență de evenimente este stocată în memoria ADN-ului nostru de către celulele noastre, plasând distanțiere care conțin acea memorie.
Acea memorie este sub formă de ARN sau de o singură copie a ADN-ului elicei. Pentru referință, ADN-ul nostru este un dublu helix, în timp ce ARN-ul este un singur helix. Când boala revine, celulele noastre folosesc o proteină pe care am etichetat-o drept Cas9, pentru a ataca ADN-ul virusului care se repetă. Ei pot face acest lucru pentru că au memoria cu ARN-ul stocat în celulele noastre. Ei recunosc familiaritatea ARN-ului stocat cu ADN-ul care se repetă al virusului. Proteina Cas9 atacă apoi acel virus. Oamenii de știință se referă la aceasta ca „tăierea” ADN-ului virusului. Deoarece ADN-ul, sub orice formă, este elementele de bază ale existenței acelei forme de viață, tăierea acesteia elimină capacitatea sa de a continua să funcționeze. CRISPR se referă la fragmentul de ADN, pe care celulele noastre îl citesc pentru a ști ce trebuie eliminat.
Cum folosesc oamenii de știință CRISPR pentru editarea genelor?
În timp ce procesul CRISPR/Cas9 a fost recunoscut încă de la sfârșitul anilor 1990, cum funcționează nu a fost înțeles până în 2007. Acum oamenii de știință studiază cum ar putea folosi acest lucru pentru a manipula ADN-ul nostru pentru a preveni paralizarea sau degenerarea. boli care ne afectează.
În primul rând, oamenii de știință încearcă să recunoască codul ADN, care provoacă boala. Adesea, virusurile gripei se află în codul nostru ADN, deoarece au fost transmise genetic de-a lungul generațiilor. Odată ce oamenii de știință au izolat această secvență specială de ADN, ei pot fie extrage ARN-ul care codifică, fie pot reproduce sintetic. Apoi, l-au injectat în proteina Cas9.
Secvența de ARN acționează ca un ghid pentru a informa proteina ce să caute în secvența noastră de ADN. Odată ce proteina recunoaște această secvență injectată, își propune să o izoleze de ADN-ul nostru și să o elimine. În mod ideal, proteina va înlocui apoi secvența tăiată cu codul ADN care funcționează corect, sau oamenii de știință vor injecta secvența ADN care funcționează corect în locul ei.
Prima utilizare americană a CRISPR pe un embrion uman a fost efectuată în 2017 de Shoukhrat Mitalipov la Universitatea de Sănătate și Știință din Oregon. Mitalipov a declarat că el și echipa sa au îndepărtat o genă mutantă dintr-o secvență de ADN. Această mutație afectează aproximativ 1 din 500 de oameni prin crearea unui atac de cord brusc și neprevăzut numit cardiomiopatie hipertrofică. Ca o notă de reasigurare, embrionii folosiți au fost creați pentru cercetare și nu au fost implantați la nicio femeie în scopul sarcinii.
Prezentarea Cas13 pentru a preveni virusurile în celulele umane
Oricât de uimitor a fost Cas9 ca descoperire și instrumental în transmiterea oamenilor de știință în potențialul de editare a genelor și prevenirea bolilor, are limitele sale. Cas9 poate afecta ssRNA, sau ARN-ul sau ARN-ul cu o singură catenă, atâta timp cât au interpreții ADN. Aproximativ 2/3 din virusuri au ssARN, dintre care Cas9 are doar aproximativ 2,5% din interpreții ADN ai virusului respectiv. Cu alte cuvinte, este incapabil să recunoască cea mai mare parte a secvențelor de virus. Acești viruși ssRNA se află în spatele cauzelor multor boli cărora le lipsesc tratamentele aprobate de FDA. Aici se poate dovedi a fi benefică descoperirea unei proteine Cas13. Un studiu al Cas13 i-a determinat pe cercetători să descopere cum poate preveni în continuare virușii în celulele umane.
Studiul publicat mai întâi în Science Direct, într-un articol intitulat Molecular Cell. Acest studiu a fost realizat la Institutul Broad al Institutului de Tehnologie din Massachusetts și Universitatea Harvard de Catherine Freije, Cameron Myhrvold și Pardis Sabeti și colegii lor. Accentul lor a fost să ia enzima proteică, Cas13, și să o concentreze asupra a trei viruși ssRNA diferiți. Cele trei virusuri diferite au fost virusul coriomeningitei limfocitare, virusul gripei A și virusul stomatitei veziculoase.
Importanța utilizării unui virus coriomeningită limfocitară s-a datorat relației sale cu virușii care provoacă febră hemoragică, cum ar fi virusul febrei Lassa. Acești viruși afectează mulți din Africa de Vest și sunt prea periculoși pentru a lucra într-un laborator. Utilizarea virusului gripal A a fost importantă datorită proprietăților sale rapide de mutație. Virusul stomatitei veziculoase a funcționat ca o probă atotcuprinzătoare pentru multe alte infecții.
Profile tehnicii
Cas13 a arătat că poate viza și tăia ARN-urile din celulele de mamifere, în mod similar cu Cas9. Apoi, este, de asemenea, capabil să proceseze nu numai CRISPR, sau bucata de ADN care trebuie tăiată, ci și apoi să expulzeze ARN-ul CRISPR individual (crRNA), permițându-i să atace într-o manieră multiplă. Gândiți-vă la asta ca la răspândirea unei rețele mai largi pentru a capta mai multă secvență cu mai puține fire de cod care scapă.
Un alt beneficiu al Cas13 față de Cas9 este că Cas9 tăie un ADN viral; alte celule încearcă să o repare, ceea ce poate provoca mutații. Mutațiile fac mai dificilă crearea unui tratament. În Cas13, ei nu au celulele care ar încerca să se repare. Prin urmare, ei evită mutația. În plus, dacă un virus ARN evoluează sau un virus nou este confruntat, Cas13 permite o adaptare mai rapidă.
Dezavantajele tehnologiei
În timp ce studiul a arătat multe avantaje ale utilizării Cas13 pentru a viza virușii față de care Cas9 a fost ineficient, oamenii de știință încă trebuie să descopere cum să traducă aceste descoperiri în tratament la o ființă vie. Acesta este un studiu în curs de desfășurare care ajută oamenii de știință să învețe mai multe despre modul în care funcționează virușii. De asemenea, arată cum celulele noastre răspund și pot fi programate și, în cele din urmă, previn bolile.
Nu trebuie să ne grăbim în CRISPR. Există multe lucruri pe care știința încă învață despre celulele, genomul și ADN-ul nostru. Sistemele corpului nostru sunt atât de interconectate încât trebuie să procedăm cu prudență pentru a nu declanșa un efect mai devastator asupra genomului nostru decât ceea ce încercăm să prevenim.
Gânduri finale despre prevenirea virușilor prin editarea genelor
Este entuziasmant că cercetătorii și oamenii de știință au dezvăluit o tehnică care poate preveni virușii în celulele umane. Descoperirea sa depășește cu mult evitarea gripei. Este speranța de a preveni boli și boli mult mai grave pentru care știința nu a descoperit încă un tratament aprobat.
Știința indică faptul că editarea genelor ar deveni o realitate la un moment dat. Și odată cu trecerea mileniilor, am făcut primii noștri pași de copil cu multă așteptare pentru un viitor fără gripă.