{"id":1884,"date":"2018-02-28T16:22:07","date_gmt":"2018-02-28T15:22:07","guid":{"rendered":"http:\/\/naukowka.pl\/?p=1884"},"modified":"2020-03-19T19:34:31","modified_gmt":"2020-03-19T18:34:31","slug":"crispr-cas9","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/naukowka.pl\/index.php\/2018\/02\/28\/crispr-cas9\/","title":{"rendered":"Edytowanie DNA metod\u0105 CRISPR-Cas9 – o co chodzi? Cz\u0119\u015b\u0107 1"},"content":{"rendered":"

Jeszcze ca\u0142kiem niedawno idea zmieszczenia dobrze dzia\u0142aj\u0105cego komputera w kieszeni spodni by\u0142a pomys\u0142em w konwencji science-fiction. Dzi\u015b ka\u017cdy z nas w zasi\u0119gu r\u0119ki ma telefon z GPS, Internetem, kamer\u0105 czy aplikacj\u0105 badaj\u0105c\u0105 wydajno\u015b\u0107 naszego snu. Tempo rozwoju nauki i techniki pozwala nam spekulowa\u0107, \u017ce to, co jest dzi\u015b w oparach science-fiction, jutro mo\u017ce sta\u0107 si\u0119 nasz\u0105 codzienno\u015bci\u0105. Mo\u017ce si\u0119 to wydarzy\u0107 dzi\u0119ki metodzie CRISPR-Cas9.
\n<\/strong><\/p>\n

<\/p>\n

Nauka te\u017c ma swoje asy w r\u0119kawie. Warto wiedzie\u0107 co w trawie piszczy. Dzi\u015b zajmiemy si\u0119 metod\u0105 CRISPR-Cas9<\/strong>. Je\u017celi jeszcze o niej nie s\u0142yszeli\u015bcie, to czas najwy\u017cszy zapozna\u0107 si\u0119 z tematem, bo jest bardzo gor\u0105cy a w taki mr\u00f3z przy si\u0119 nam rozgrzewka umys\u0142owa!<\/p>\n

Podw\u00f3jne mo\u017cliwo\u015bci<\/strong><\/h2>\n

Wi\u0119kszo\u015b\u0107 z nas pozytywnie ocenia rozw\u00f3j, kt\u00f3ry u\u0142atwia nam \u017cycie, leczy nieuleczalne kiedy\u015b choroby i umo\u017cliwia nam robienie rzeczy, kiedy\u015b zupe\u0142nie niemo\u017cliwych (nie mam na to \u017cadnych bada\u0144, to takie moje wewn\u0119trzne przeczucie :)). Problemy zaczynaj\u0105 si\u0119, kiedy zaczynamy dr\u0105\u017cy\u0107 temat, zastanawia\u0107 si\u0119 nad zastosowaniem zdobytych przez ludzko\u015b\u0107 technologii. Przecie\u017c osi\u0105gni\u0119cia nauki r\u00f3wnie dobrze mo\u017cemy wykorzysta\u0107 w niecnych celach np. w konstruowaniu broni, stworzeniu \u015bmierciono\u015bnego wirusa, zaw\u0142adni\u0119cia \u015bwiatem przez sztuczn\u0105 inteligencj\u0119, klonowania ludzi albo, o czym jeszcze sobie podyskutujemy, programowaniu ludzi na zam\u00f3wienie.<\/p>\n

\"Postacie<\/p>\n

Niekt\u00f3rym z Was mo\u017ce si\u0119 wydawa\u0107, \u017ce przesadzam i pewnie macie troch\u0119 racji. Ale rozwoju nie zatrzymamy i pr\u0119dzej czy p\u00f3\u017aniej b\u0119dziemy musieli odpowiedzie\u0107 sobie na kilka pyta\u0144 dotycz\u0105cych tego, jak chcemy nasz\u0105 wiedz\u0119 wykorzystywa\u0107. Klonowanie te\u017c kiedy\u015b pozostawa\u0142o m\u0119tnym pomys\u0142em, a je\u017celi czytali\u015bcie jeden z moich poprzednich post\u00f3w<\/strong><\/a>, to wiecie, jak si\u0119 teraz rzeczy maj\u0105…<\/p>\n

Wst\u0119p dzi\u015b jest do\u015b\u0107 d\u0142ugi, ale to celowe. Chc\u0119 Was wprowadzi\u0107 w \u015bwiat, w kt\u00f3rym (prawie) wszystko jest mo\u017cliwe. Otw\u00f3rzcie swoje g\u0142owy i po\u015bwi\u0119\u0107cie chwil\u0119 na zapoznanie si\u0119 z metod\u0105 CRISPR-Cas9, o kt\u00f3rej m\u00f3wi ca\u0142y \u015bwiat. Nie tylko naukowy.<\/p>\n

Genetyczne przeznaczenie<\/strong><\/h2>\n

To jak wygl\u0105damy i funkcjonujemy, w du\u017cej mierze zawdzi\u0119czamy genom odziedziczonym od naszych rodzic\u00f3w. Wi\u0119kszo\u015b\u0107 z nas zdaje sobie jednak spraw\u0119, \u017ce geny to nie wszystko i dba o sw\u00f3j zdrowy tryb \u017cycia, chc\u0105c oszuka\u0107 swoje genetyczne przeznaczenie.<\/p>\n

Modyfikacje genetyczne nie kojarz\u0105 si\u0119 nam ju\u017c z zupe\u0142n\u0105 nowo\u015bci\u0105 i wi\u0119kszo\u015b\u0107 z Was zapewne zdaje sobie spraw\u0119 z tego, \u017ce naukowcy ju\u017c od dawna manipuluj\u0105 DNA \u2013 ale s\u0142owo manipulacja nie ma tu negatywnego wyd\u017awi\u0119ku, a o takie wra\u017cenie nie trudno przegl\u0105daj\u0105c og\u00f3lnodost\u0119pne media. Niekt\u00f3rzy z Was na my\u015bl o takich pomys\u0142ach dostaj\u0105 pewnie g\u0119siej sk\u00f3rki i zarzekaj\u0105 si\u0119, \u017ce tfu, nie b\u0119d\u0105 jedli modyfikowanej \u017cywno\u015bci. Zastan\u00f3wcie si\u0119 w obr\u0119bie Waszego sumienia, tak po cichutku, czy na pewno wiecie na ten temat wystarczaj\u0105co du\u017co? Czy Wasza opinia nie jest przypadkiem wypadkow\u0105 dezinformacji i strachu o siebie i bliskich (co mnie, \u017ceby by\u0142o jasne, nie dziwi ani nie oburza).<\/p>\n

Wiemy, \u017ce nic nie wiemy?<\/strong><\/h2>\n

Jak wskazuj\u0105 badania<\/strong><\/a>, a\u017c 80% Amerykan\u00f3w (nie s\u0105dz\u0119, by\u015bmy jako nar\u00f3d wypadli lepiej) chce, by producenci oznaczali produkty \u017cywno\u015bciowe zawieraj\u0105ce DNA. Jedni z Was si\u0119 teraz pewnie pod\u015bmiewaj\u0105, inni nie rozumiej\u0105 co w tym dziwnego. Moi drodzy, prawie ka\u017cde po\u017cywienie zawiera DNA, pomidor te\u017c. St\u0105d niekt\u00f3rych na takie zap\u0119dy zala\u0142 gromki \u015bmiech (chocia\u017c nie ma tu si\u0119 z czego \u015bmia\u0107).<\/p>\n

 <\/p>\n

\"wizualizacja<\/p>\n

Inne badanie wskazuje<\/strong><\/a>, \u017ce \u00a032% zapytanych nie wie, \u017ce DNA znajduje si\u0119 w ro\u015blinach. Wi\u0119c ju\u017c wiadomo sk\u0105d ten og\u00f3lny strach przed DNA, nie m\u00f3wi\u0105c ju\u017c o jego manipulacjach (mo\u017ce powinnam powiedzie\u0107 zmianach, by otrzepa\u0107 si\u0119 z tego, jak\u017ce negatywnego wyd\u017awi\u0119ku s\u0142owa manipulacja).<\/p>\n

Brak \u015bwiadomo\u015bci spo\u0142ecznej i wystarczaj\u0105cej edukacji nam tu nie pomaga\u2026<\/p>\n

Dobra, zesz\u0142am z tematu \ud83d\ude09 Kiedy\u015b do tych rozwa\u017ca\u0144 powr\u00f3cimy.<\/p>\n

Nie ma leku na ca\u0142e z\u0142o<\/strong><\/h2>\n

Mimo ogromnych nadziei zwi\u0105zanych z wykorzystaniem i<\/strong>n\u017cynierii genetycznej<\/strong> <\/a>w leczeniu tysi\u0105ca chor\u00f3b, do jednego panaceum na wszystko jeszcze d\u0142ugo droga (moim zdaniem, niesko\u0144czona). \u015awiat jest zbyt skomplikowany, by mie\u0107 jedno rozwi\u0105zanie na wszystkie problemy (chyba \u017ce mowa o WD40), wi\u0119c i z in\u017cynieri\u0105 genetyczn\u0105 nie ma lekko.<\/p>\n

Nie takie modyfikacje z\u0142e, jak je maluj\u0105<\/strong><\/h2>\n

Mamy te\u017c wiele sukces\u00f3w na tym polu. Jednym, w mojej ocenie z wi\u0119kszych, jest insulina<\/strong><\/a>. Nie wiem, czy wiecie, ale metody in\u017cynierii genetycznej pozwoli\u0142y na to by insulin\u0119, hormon ratuj\u0105cy \u017cycie cukrzykom, produkowa\u0142y bakterie zmodyfikowane poprzez wprowadzenie do ich genomu ludzkiego genu odpowiedzialnego za jej wytwarzanie.<\/p>\n

\"aparat<\/p>\n

Dotychczas stosowane metody edycji genomu maj\u0105 swoje wady i zalety. Jedn\u0105 z bardziej strachogennych w\u0142a\u015bciwo\u015bci jest wprowadzanie gen\u00f3w osobnika A do genomu osobnika B. Niekt\u00f3rzy boj\u0105 si\u0119, \u017ce zjedzenie modyfikowanej kukurydzy zmieni ich w kukurydz\u0119 (co jest, delikatnie m\u00f3wi\u0105c, niemo\u017cliwe).<\/p>\n

Technika o s\u0142abej nazwie – CRISPR-Cas9
\n<\/strong><\/h2>\n

Technika, kt\u00f3r\u0105 Wam dzi\u015b przybli\u017c\u0119, umo\u017cliwia edytowanie sekwencji DNA bez potrzeby wprowadzenia gen\u00f3w pobranych od innych organizm\u00f3w. B\u0119dziemy stosowa\u0107 nazw\u0119 skr\u00f3tow\u0105 techniki, czyli CRISPR-Cas9. Nazwa pe\u0142na jest bardzo d\u0142uga. Po polsku brzmi mniej wi\u0119cej: zgrupowane, regularnie rozproszone, kr\u00f3tkie, powtarzaj\u0105ce si\u0119 sekwencje palindromiczne. Tak wiem, skr\u00f3t te\u017c jest do bani, ale mo\u017cna si\u0119 przyzwyczai\u0107.<\/p>\n

Uwaga! T\u0142umacz\u0119, o co biega!<\/strong><\/h2>\n

Tak naprawd\u0119 cz\u0142owiek si\u0119 tutaj jako\u015b wybitnie nie narobi\u0142. Metod\u0119 wymy\u015bli\u0142a sobie sama ewolucja, jako narz\u0119dzie, kt\u00f3re pozwala bakteriom broni\u0107 si\u0119 przed infekcjami wirusowymi. Tak, tak, bakterie te\u017c s\u0105 podatne na infekcje wirusowe \u2013 tzw. bakteriofagi<\/strong><\/a>. Oczywi\u015bcie to ludzie<\/strong><\/a> rozpoznali ten mechanizm i nauczyli si\u0119 wykorzystywa\u0107 uk\u0142ad CRISPR-Cas9 na w\u0142asny u\u017cytek, wi\u0119c mimo wszystko nale\u017cy si\u0119 im ca\u0142kiem spory aplauz.<\/p>\n

W dzia\u0142anie tego systemu zaanga\u017cowane s\u0105 dwa elementy; cz\u0105steczka RNA<\/a><\/strong> \u2013 czyli mniej stabilny kuzyn DNA oraz enzym<\/strong><\/a> (bia\u0142ko) Cas 9.<\/p>\n

Bakteria zainfekowana wirusowym DNA ma dwa wyj\u015bcia. Podda\u0107 si\u0119 i umrze\u0107 lub zwalczy\u0107 wirusa i prze\u017cy\u0107. Oczywi\u015bcie bakteria si\u0119 nad tym nie zastanawia, jednak \u201erobi\u201d wszystko, by pojedyncza kom\u00f3rka, tworz\u0105ca ca\u0142\u0105 jej posta\u0107, przetrwa\u0142a jak najd\u0142u\u017cej. Je\u017celi uda si\u0119 jej zwalczy\u0107 infekcj\u0119, wycina sobie kawa\u0142ek DNA wirusa i przechowuje w swoim materiale genetycznym. Nast\u0119pnie mo\u017ce t\u0119 pami\u0105tk\u0119 wykorzysta\u0107 jako bro\u0144. Przy kolejnej infekcji bakteria na podstawie danych w swoim DNA produkuje komplementarny<\/strong><\/a> (czyli pro\u015bciej, bardzo podobny) fragment cz\u0105steczki wspomnianego RNA. Ten fragment odgrywa rol\u0119 przewodnika dla enzymu. Bia\u0142ko Cas9 pe\u0142ni za to funkcj\u0119 molekularnych no\u017cyczek, przecinaj\u0105cych DNA wirusowe, w miejscu wskazanym przez przewodnika. Takie ci\u0119cie pacyfikuje intruza.<\/p>\n

Wytnij jedno, wklej drugie<\/strong><\/h2>\n

Naukowcy mog\u0105 metod\u0119 CRISPR-Cas9 wykorzysta\u0107 na w\u0142asne potrzeby, projektuj\u0105c sekwencje cz\u0105steczek przewodnikowych (czyli fragmenty RNA). Dzi\u0119ki temu, precyzyjne bia\u0142ko-no\u017cyczki przecina DNA w \u015bci\u015ble wyznaczonym przez badacza miejscu. Pozostawienie tak przeci\u0119tego DNA spowoduje, \u017ce kom\u00f3rka sama postara si\u0119 o napraw\u0119 uszkodzenia. Niestety, to zwi\u0119ksza szans\u0119 pomy\u0142ki genetycznej i powstania w tym miejscu mutacji. Aby temu zaradzi\u0107, a tym samym wycisn\u0105\u0107 z tej metody jeszcze wi\u0119cej przydatno\u015bci, naukowcy wprowadzaj\u0105 nowy fragment DNA. Zostaje on wklejony w powsta\u0142e przeci\u0119cie. Ten nowy fragment mo\u017ce eliminowa\u0107 przyczyn\u0119 choroby lub odpowiada\u0107 za wprowadzenie po\u017c\u0105danej cechy.<\/p>\n

\"Neon<\/p>\n

W bardzo du\u017cym uproszeniu metoda ta dzia\u0142a na zasadzie: wytnij, wklej (uproszczenie jest tu niezb\u0119dne dla cel\u00f3w edukacyjnych :)).<\/p>\n

Brawo Wy!<\/strong><\/h2>\n

To by\u0142o trudne. Brawo dla Was, je\u015bli dotarli\u015bcie a\u017c tu i brawa dla mnie, je\u015bli co\u015b zrozumieli\u015bcie… Teraz jeszcze kilka zalet, tej zapo\u017cyczonej z natury techniki CRISPR-Cas9:<\/p>\n

– prostota, samo wykonanie jest proste i szybkie, zak\u0142adaj\u0105c, \u017ce wykonawca metody potrafi pos\u0142ugiwa\u0107 si\u0119 pipet\u0105 i ma og\u00f3lne poj\u0119cie laboratoryjne.<\/p>\n

– cena, stosowanie tej metody jest du\u017co ta\u0144sze od pozosta\u0142ych metod in\u017cynierii genetycznej, ale nie tak tanie by ka\u017cdy sobie sam majstrowa\u0142 na blacie w kuchni.<\/p>\n

– precyzyjno\u015b\u0107, wszyscy m\u00f3wi\u0105, \u017ce metoda ta jest bardzo precyzyjna. Jednak ale wci\u0105\u017c zdarzaj\u0105 si\u0119 pomy\u0142ki np. ci\u0119cia w z\u0142ym miejscu, wi\u0119c nad tym trzeba jeszcze popracowa\u0107.<\/p>\n

– mo\u017cliwo\u015b\u0107 edycji kilku fragment\u00f3w jednocze\u015bnie, no niby tak, ale technicznie te\u017c jeszcze do ko\u0144ca tego nie ogarn\u0119li\u015bmy.<\/p>\n

Przerwa<\/strong><\/h2>\n

Pojawi\u0142o si\u0119 du\u017co informacji jak na jeden post, wi\u0119c w\u0142a\u015bnie podj\u0119\u0142am decyzj\u0119 o przerwie. W kolejnej cz\u0119\u015bci napisz\u0119 o mo\u017cliwych zastosowaniach tej metody, najwi\u0119kszych problemach w jej bezpiecznym stosowaniu oraz etycznych rozwa\u017caniach, kt\u00f3re spo\u0142ecze\u0144stwo musi przemy\u015ble\u0107. Przedstawi\u0119 Wam r\u00f3wnie\u017c moj\u0105 opini\u0119 co do najbardziej bulwersuj\u0105cej mo\u017cliwo\u015bci wykorzystania tej techniki, czyli projektowaniu dzieci (ale by nie pozostawi\u0107 Was w niepewno\u015bci, powiem, \u017ce to si\u0119 nie wydarzy \u2013 chyba \u017ce jaki\u015b szaleniec z bajki postanowi zaw\u0142adn\u0105\u0107 \u015bwiatem i narobi\u0107 ba\u0142aganu, ale mimo szczerych ch\u0119ci, dalej nie mog\u0119 w taki scenariusz uwierzy\u0107).<\/p>\n

O technice CRISPR-Cas 9 m\u00f3wi\u0142am ca\u0142e 3 minuty na p\u00f3\u0142finale konkursu FameLab.<\/p>\n