ძირითადი რედაქტირება: გენის რედაქტირების ტრანსფორმირება ჯალათიდან ქირურგამდე

სურათის კრედიტი:
გამოსახულება საკრედიტო
iStock

ძირითადი რედაქტირება: გენის რედაქტირების ტრანსფორმირება ჯალათიდან ქირურგამდე

ძირითადი რედაქტირება: გენის რედაქტირების ტრანსფორმირება ჯალათიდან ქირურგამდე

ქვესათაური ტექსტი
Prime editing გვპირდება გადააქციოს გენის რედაქტირების პროცესი მის ყველაზე ზუსტ ვერსიად.
    • ავტორი:
    • ავტორის სახელი
      Quantumrun Foresight
    • შეიძლება 10, 2023

    მიუხედავად იმისა, რომ რევოლუციური იყო, გენის რედაქტირება გაურკვევლობის ზონა იყო დნმ-ის ორივე ჯაჭვის მოწყვეტის შეცდომებისადმი მიდრეკილი სისტემის გამო. ძირითადი რედაქტირება ამ ყველაფრის შეცვლას აპირებს. ეს მეთოდი იყენებს ახალ ფერმენტს, რომელსაც ეწოდება ძირითადი რედაქტორი, რომელსაც შეუძლია კონკრეტული ცვლილებები შეიტანოს გენეტიკურ კოდში დნმ-ის მოჭრის გარეშე, რაც საშუალებას იძლევა მეტი სიზუსტე და ნაკლები მუტაცია.

    ძირითადი რედაქტირების კონტექსტი

    გენის რედაქტირება მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, ზუსტი ცვლილებები შეიტანონ ცოცხალი ორგანიზმების გენეტიკურ კოდში. ამ ტექნოლოგიის გამოყენება შესაძლებელია სხვადასხვა მიზნებისათვის, მათ შორის გენეტიკური დაავადებების სამკურნალოდ, ახალი მედიკამენტების შემუშავებისა და მოსავლის გასაუმჯობესებლად. თუმცა, ამჟამინდელი მეთოდები, როგორიცაა CRISPR-Cas9, ეყრდნობა დნმ-ის ორივე ჯაჭვის მოჭრას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს შეცდომები და გაუთვალისწინებელი მუტაციები. Prime editing არის ახალი მეთოდი, რომელიც მიზნად ისახავს ამ შეზღუდვების დაძლევას. გარდა ამისა, მას შეუძლია ცვლილებების უფრო ფართო სპექტრი შეიტანოს, მათ შორის დნმ-ის დიდი ნაწილის ჩასმა ან წაშლა.

    2019 წელს ჰარვარდის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა, ქიმიკოსისა და ბიოლოგის დოქტორ დევიდ ლიუს ხელმძღვანელობით, შექმნეს ძირითადი რედაქტირება, რომელიც გვპირდება, რომ იქნება ქირურგი, რომელიც საჭიროებს გენის რედაქტირებას, საჭიროებისამებრ მხოლოდ ერთი ძაფის მოჭრას. ამ ტექნიკის ადრეულ ვერსიებს ჰქონდათ შეზღუდვები, როგორიცაა უჯრედების მხოლოდ კონკრეტული ტიპის რედაქტირების შესაძლებლობა. 2021 წელს, გაუმჯობესებულმა ვერსიამ, სახელწოდებით twin prime editing, დაინერგა ორი pegRNA (რედაქტირების მთავარი სახელმძღვანელო რნმ, რომელიც ემსახურება როგორც ჭრის ხელსაწყოს), რომელსაც შეუძლია შეცვალოს უფრო ვრცელი დნმ-ის თანმიმდევრობა (5,000-ზე მეტი ბაზის წყვილი, რომლებიც წარმოადგენს დნმ-ის კიბის საფეხურებს. ).

    იმავდროულად, Broad Institute-ის მკვლევარებმა იპოვეს ძირითადი რედაქტირების ეფექტურობის გაუმჯობესების გზები უჯრედული გზების იდენტიფიცირებით, რომლებიც ზღუდავენ მის ეფექტურობას. კვლევამ აჩვენა, რომ ახალ სისტემებს შეუძლიათ უფრო ეფექტურად შეცვალონ მუტაციები, რომლებიც იწვევენ ალცჰეიმერის, გულის დაავადებებს, ნამგლისებრუჯრედოვან უჯრედებს, პრიონულ დაავადებებს და ტიპი 2 დიაბეტს, ნაკლები არასასურველი შედეგებით.

    დამრღვევი გავლენა

    პირველ რედაქტირებას შეუძლია უფრო რთული მუტაციების გამოსწორება დნმ-ის ჩანაცვლების, ჩასმისა და წაშლის უფრო საიმედო მექანიზმით. ტექნოლოგიის უნარი უფრო დიდ გენებზე მუშაობისას ასევე მნიშვნელოვანი ნაბიჯია, რადგან მუტაციების ტიპების 14 პროცენტი გვხვდება ამ ტიპის გენებში. დოქტორი ლიუ და მისი გუნდი აღიარებენ, რომ ტექნოლოგია ჯერ კიდევ ადრეულ ეტაპზეა, თუნდაც მთელი პოტენციალით. მიუხედავად ამისა, ისინი აწარმოებენ შემდგომ კვლევებს, რათა ოდესმე გამოიყენონ ტექნოლოგია თერაპიული მიზნებისათვის. სულ მცირე, ისინი იმედოვნებენ, რომ სხვა კვლევითი გუნდებიც ჩაატარებენ ექსპერიმენტებს ტექნოლოგიასთან და განავითარებენ მათ გაუმჯობესებას და გამოყენების შემთხვევებს. 

    კვლევითი ჯგუფის თანამშრომლობა სავარაუდოდ გაიზრდება, რადგან ამ სფეროში მეტი ექსპერიმენტი ჩატარდება. მაგალითად, უჯრედის კვლევაში წარმოდგენილი იყო პარტნიორობა ჰარვარდის უნივერსიტეტს, პრინსტონის უნივერსიტეტს, კალიფორნიის უნივერსიტეტს სან ფრანცისკოს, მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიის ინსტიტუტსა და ჰოვარდ ჰიუზის სამედიცინო ინსტიტუტს შორის. მკვლევარების თქმით, სხვადასხვა გუნდებთან თანამშრომლობით, მათ შეძლეს გაეცნონ პრაიმ რედაქტირების მექანიზმს და გააძლიერონ სისტემის გარკვეული ასპექტები. გარდა ამისა, პარტნიორობა ემსახურება, როგორც შესანიშნავი ილუსტრაცია იმისა, თუ როგორ შეიძლება ღრმა გაგებამ წარმართოს ექსპერიმენტული დაგეგმვა.

    აპლიკაციები ძირითადი რედაქტირებისთვის

    ძირითადი რედაქტირების ზოგიერთი აპლიკაცია შეიძლება შეიცავდეს:

    • მეცნიერები იყენებენ ტექნოლოგიას ჯანსაღი უჯრედებისა და ორგანოების გადანერგვისთვის, გარდა მუტაციების უშუალოდ კორექტირებისა.
    • თერაპიული საშუალებებიდან და კორექტირებიდან გადასვლა გენურ გაუმჯობესებებზე, როგორიცაა სიმაღლე, თვალის ფერი და სხეულის ტიპი.
    • პირველადი რედაქტირება გამოიყენება მოსავლის გასაუმჯობესებლად და მავნებლებისა და დაავადებების მიმართ წინააღმდეგობის გაწევისთვის. ის ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ახალი ტიპის კულტურების შესაქმნელად, რომლებიც უკეთესად შეეფერება სხვადასხვა კლიმატს ან მზარდ პირობებს.
    • ახალი ტიპის ბაქტერიების და სხვა ორგანიზმების შექმნა, რომლებიც სასარგებლოა სამრეწველო პროცესებისთვის, როგორიცაა ბიოსაწვავის წარმოება ან გარემოს დაბინძურების გაწმენდა.
    • გაზრდილი სამუშაო შესაძლებლობები კვლევითი ლაბორატორიებისთვის, გენეტიკოსებისთვის და ბიოტექნოლოგიის პროფესიონალებისთვის.

    კითხვები გასათვალისწინებელია

    • როგორ შეიძლება მთავრობებმა დაარეგულირონ ძირითადი რედაქტირება?
    • როგორ ფიქრობთ, სხვაგვარად როგორ შეიძლება პირველადი რედაქტირება შეცვალოს გენეტიკური დაავადებების მკურნალობა და დიაგნოსტიკა?