Πληροφορίες

Πώς η γονιδιακή επεξεργασία σε ένα κύτταρο επηρεάζει άλλα κύτταρα;

Πώς η γονιδιακή επεξεργασία σε ένα κύτταρο επηρεάζει άλλα κύτταρα;


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.

Έχω διαβάσει για τη γονιδιακή επεξεργασία και έχω μερικές ερωτήσεις σχετικά με αυτήν την τεχνολογία:

  1. Με τη γονιδιακή επεξεργασία, διορθώνουμε τα γονίδια σε όλα τα κύτταρα ή ένα μόνο κύτταρο;

  2. Εάν η γονιδιακή επεξεργασία γίνεται μόνο για ένα κύτταρο, τότε πώς (ή μπορεί) επηρεάζει άλλα γονίδια σε άλλα κύτταρα;


Η γονιδιακή επεξεργασία δεν γίνεται σε ένα μόνο κύτταρο αλλά σε ένα σωρό κύτταρα. Ωστόσο, εξακολουθεί να μην επηρεάζει όλα τα κύτταρα. Η γονιδιακή επεξεργασία/θεραπεία για ολόκληρο τον οργανισμό λειτουργεί σε αυτές τις περιπτώσεις:

  1. Τα βλαστοκύτταρα επεξεργάζονται, τα οποία δημιουργούν πολλά άλλα σωματικά κύτταρα. Συνήθως γίνεται σε περίπτωση γονιδιακής θεραπείας στην οποία τα βλαστοκύτταρα λαμβάνονται από τον ασθενή, επεξεργάζονται και επανα εμφυτεύονται.
  2. Ορισμένα εμβρυϊκά κύτταρα επεξεργάζονται και επανα εμφυτεύονται στο αναπτυσσόμενο έμβρυο, το οποίο δημιουργεί αυτό που είναι γνωστό ως χιμαιρικός οργανισμός (ορισμένα κύτταρα στο σώμα φέρνουν την επεξεργασία ενώ άλλα όχι). Τώρα μερικά από τα επεξεργασμένα κύτταρα θα δημιουργήσουν γεννητικά κύτταρα τα οποία με τη σειρά τους θα δημιουργήσουν γαμέτες. Στον επόμενο γύρο αναπαραγωγής, οι χιμαιρικοί γονείς θα οδηγούσαν σε έναν πλήρως διαγονιδιακό (με επεξεργασμένο γονίδιο) οργανισμό.
  3. Για τους μονοκύτταρους οργανισμούς, είναι αρκετά προφανές: απλά χρησιμοποιείτε έναν δείκτη επιλογής ή εκτεταμένο έλεγχο για να επιλέξετε για τα κύτταρα που φέρουν το επεξεργασμένο γονίδιο.

Ηθικά ζητήματα τεχνολογίας CRISPR και γονιδιακής επεξεργασίας μέσα από το πρίσμα της αλληλεγγύης

Ιστορικό: Η χιονοστιβάδα σχολίων για την τεχνολογία CRISPR-Cas9, ένα βακτηριακό ανοσοποιητικό σύστημα που τροποποιήθηκε για να αναγνωρίζει οποιαδήποτε σύντομη αλληλουχία DNA, να την κόβει και να εισάγει μια νέα, έχει αναζωπυρώσει τις ελπίδες για γονιδιακή θεραπεία και άλλες εφαρμογές και έχει προκαλέσει κριτικές για τα γονίδια μηχανικής στις επόμενες γενιές Το

Πηγές δεδομένων: Αυτή η συζήτηση βασίζεται σε άρθρα που δίνουν έμφαση στην ηθική, τα οποία εντοπίστηκαν εν μέρει μέσω του PubMed και της Google, 2014-2016.

Τομείς συμφωνίας: Το CRISPR-Cas9 έχει ανεβάσει το ρυθμό και τις προοπτικές για γενετική ανακάλυψη και εφαρμογές σε υψηλό επίπεδο, τροφοδοτώντας την προσδοκία για σωματική γονιδιακή μηχανική για να βοηθήσει τους ασθενείς. Υποστηρίζουμε ένα μορατόριουμ για τη χειραγώγηση της γεννητικής γραμμής.

Τομείς διαμάχης: Δίνουμε μεγαλύτερη έμφαση στην αρχή της αλληλεγγύης και του δημοσίου καλού. Οι γενετικές βάσεις ορισμένων ασθενειών δεν αντιμετωπίζονται πλήρως με το CRISPR-Cas9. Δεν βλέπουμε νέα ηθικά ζητήματα, σε σύγκριση με τη γονιδιακή θεραπεία και τη γενετική μηχανική γενικά, εκτός από τον εκρηκτικό ρυθμό των ευρημάτων. Άλλες αντιπαραθέσεις περιλαμβάνουν την ευγονική, τη δυνατότητα κατοχύρωσης με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και τις μη ρεαλιστικές προσδοκίες των επαγγελματιών και του κοινού.

Σημεία ανάπτυξης: Τα μεγαλύτερα ζητήματα είναι το κενό της έρευνας για τη βιολογία των ανθρώπινων γεννητικών κυττάρων, οι κατάλληλες διαδρομές για την εποπτεία και τη διαφάνεια και οι επιστημονικοί και ηθικοί τομείς της αναπαραγωγικής ιατρικής.

Τομείς έγκαιροι για την ανάπτυξη της έρευνας: Η αρχή της γονιδιωματικής αλληλεγγύης και η προτεραιότητα στο δημόσιο αγαθό θα πρέπει να είναι ένας φακός για τη σαφήνεια των συζητήσεων CRISPR. Ο έγκυρος ισχυρισμός του γενετικού εξαιρετικού χαρακτήρα υποστηρίζει τον περιορισμό στον πειραματισμό σε ανθρώπινα γεννητικά κύτταρα, δεδομένων των κινδύνων διαγενεών και του χάσματος γνώσεων στη βιολογία των γεννητικών κυττάρων.

Λέξεις -κλειδιά: CRISPR ethics γονιδιακή επεξεργασία γενετική μηχανική αλληλεγγύη μετάλλαξης γεννητικών κυττάρων.


Είναι ηθική η γονιδιακή επεξεργασία;

Αν θίξετε το θέμα της γονιδιακής επεξεργασίας, η συζήτηση είναι βέβαιο ότι θα πυροδοτηθεί. Αλλά σιγά-σιγά φτιάχνουμε την ιδέα της χρήσης γονιδιακής επεξεργασίας για τη θεραπεία γενετικών ασθενειών ή ακόμα και για τη δημιουργία «μωρών σχεδιαστών;»

Μοιραστείτε το στο Pinterest Η γονιδιακή επεξεργασία θα γίνει μέρος της καθημερινής ιατρικής;

Η γονιδιακή επεξεργασία κατέχει το κλειδί για την πρόληψη ή τη θεραπεία των γενετικών ασθενειών που εξασθενίζουν, δίνοντας ελπίδα σε εκατομμύρια ανθρώπους σε όλο τον κόσμο. Ωστόσο, η ίδια τεχνολογία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για το σχεδιασμό των μελλοντικών μας παιδιών, ενισχύοντας το γονιδίωμά τους επιλέγοντας επιθυμητά χαρακτηριστικά όπως το ύψος, το χρώμα των ματιών και η ευφυΐα.

Ενώ η γονιδιακή επεξεργασία έχει χρησιμοποιηθεί σε εργαστηριακά πειράματα σε μεμονωμένα κύτταρα και σε μελέτες σε ζώα για δεκαετίες, το 2015 έγινε η πρώτη αναφορά τροποποιημένων ανθρώπινων εμβρύων.

Ο αριθμός των δημοσιευμένων μελετών ανέρχεται πλέον σε οκτώ, με την τελευταία έρευνα να έχει διερευνήσει πώς ένα συγκεκριμένο γονίδιο επηρεάζει την ανάπτυξη στο πρώιμο έμβρυο και πώς να διορθωθεί ένα γενετικό ελάττωμα που προκαλεί διαταραχή του αίματος.

Το γεγονός ότι η γονιδιακή επεξεργασία είναι δυνατή σε ανθρώπινα έμβρυα έχει ανοίξει ένα κουτί της Πανδώρας με ηθικά ζητήματα.

Λοιπόν, ποιος είναι υπέρ της γονιδιακής επεξεργασίας; Νιώθουν διαφορετικά οι γενετιστές για αυτό το θέμα; Και είναι πιθανό να δούμε την τεχνολογία στην επικρατούσα ιατρική σύντομα;

Η γονιδιακή επεξεργασία είναι η τροποποίηση των αλληλουχιών DNA στα ζωντανά κύτταρα. Αυτό σημαίνει στην πραγματικότητα ότι οι ερευνητές μπορούν είτε να προσθέσουν μεταλλάξεις είτε να υποκαταστήσουν γονίδια σε κύτταρα ή οργανισμούς.

Αν και αυτή η ιδέα δεν είναι νέα, μια πραγματική ανακάλυψη ήρθε πριν από 5 χρόνια, όταν αρκετοί επιστήμονες είδαν τις δυνατότητες ενός συστήματος που ονομάζεται CRISPR/Cas9 να επεξεργαστεί το ανθρώπινο γονιδίωμα.

Το CRISPR/Cas9 μας επιτρέπει να στοχεύσουμε συγκεκριμένες θέσεις στο γονιδίωμα με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια από τις προηγούμενες τεχνικές. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει να αντικατασταθεί ένα ελαττωματικό γονίδιο με ένα μη ελαττωματικό αντίγραφο, καθιστώντας την τεχνολογία ελκυστική για όσους θέλουν να θεραπεύσουν γενετικές ασθένειες.

Ωστόσο, η τεχνολογία δεν είναι αλάνθαστη. Οι επιστήμονες τροποποιούν τα γονίδια εδώ και δεκαετίες, αλλά πάντα υπάρχουν ανταλλαγές. Δεν έχουμε ακόμη αναπτύξει μια τεχνική που να λειτουργεί 100 τοις εκατό και να μην οδηγεί σε ανεπιθύμητες και ανεξέλεγκτες μεταλλάξεις σε άλλες θέσεις στο γονιδίωμα.

Σε ένα εργαστηριακό πείραμα, αυτά τα λεγόμενα αποτελέσματα εκτός στόχου δεν είναι το τέλος του κόσμου. Αλλά όταν πρόκειται για γονιδιακή επεξεργασία στους ανθρώπους, αυτό είναι ένα μεγάλο εμπόδιο.

Εδώ, η ηθική συζήτηση γύρω από τη γονιδιακή επεξεργασία απογειώνεται πραγματικά.

Όταν η γονιδιακή επεξεργασία χρησιμοποιείται σε έμβρυα - ή νωρίτερα, στο σπέρμα ή το ωάριο των φορέων γενετικών μεταλλάξεων - ονομάζεται γονιδιακή επεξεργασία γεννητικής γραμμής. Το μεγάλο ζήτημα εδώ είναι ότι επηρεάζει τόσο το άτομο που λαμβάνει τη θεραπεία όσο και τα μελλοντικά του παιδιά.

Αυτό είναι ένα πιθανό παιχνίδι αλλάζει καθώς υπονοεί ότι μπορεί να είμαστε σε θέση να αλλάξουμε τη γενετική σύνθεση ολόκληρων γενεών σε μόνιμη βάση.

Ο Dietram Scheufele-καθηγητής επιστημονικής επικοινωνίας στο Πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν-Μάντισον-και οι συνάδελφοι του έκαναν έρευνα σε 1.600 μέλη του κοινού σχετικά με τη στάση τους απέναντι στην γονιδιακή επεξεργασία. Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι το 65 τοις εκατό των ερωτηθέντων πίστευαν ότι η τροποποίηση της βλαστικής γραμμής ήταν αποδεκτή για θεραπευτικούς σκοπούς.

Όσον αφορά τη βελτίωση, μόνο το 26 τοις εκατό είπε ότι ήταν αποδεκτό και το 51 τοις εκατό είπε ότι ήταν απαράδεκτο. Είναι ενδιαφέρον ότι οι στάσεις συνδέονταν με τις θρησκευτικές πεποιθήσεις και το επίπεδο γνώσης του ατόμου σχετικά με την επεξεργασία γονιδίων.

«Μεταξύ εκείνων που αναφέρουν χαμηλή θρησκευτική καθοδήγηση», εξηγεί ο καθηγητής Scheufele, «η μεγάλη πλειοψηφία (75 τοις εκατό) εκφράζει τουλάχιστον κάποια υποστήριξη για εφαρμογές θεραπείας και ένα σημαντικό ποσοστό (45 τοις εκατό) το κάνει για εφαρμογές βελτίωσης».

Και προσθέτει, "Αντίθετα, για όσους αναφέρουν σχετικά υψηλό επίπεδο θρησκευτικής καθοδήγησης στην καθημερινή τους ζωή, τα αντίστοιχα επίπεδα υποστήριξης είναι σημαντικά χαμηλότερα (50 % εκφράζουν υποστήριξη για θεραπεία 28 % εκφράζουν υποστήριξη για ενίσχυση)".

Μεταξύ ατόμων με υψηλά επίπεδα τεχνικής κατανόησης της διαδικασίας επεξεργασίας γονιδίων, το 76 % έδειξε τουλάχιστον κάποια υποστήριξη για τη θεραπευτική επεξεργασία γονιδίων, ενώ το 41 % υποστήριξε την ενίσχυση.

Πώς όμως οι απόψεις του κοινού ευθυγραμμίζονται με εκείνες των επαγγελματιών της γενετικής; Λοιπόν, η Alyssa Armsby και η καθηγήτρια γενετικής Kelly E. Ormond — και οι δύο είναι από το Πανεπιστήμιο Stanford στην Καλιφόρνια — ερεύνησαν 500 μέλη 10 γενετικών εταιρειών σε όλο τον κόσμο για να το ανακαλύψουν.

Ο Armsby λέει ότι «υπάρχει ανάγκη για μια συνεχή διεθνή συζήτηση για την επεξεργασία του γονιδιώματος, αλλά πολύ λίγα δεδομένα για το πώς οι άνθρωποι που εκπαιδεύονται στη γενετική βλέπουν την τεχνολογία. Ως εκείνοι που κάνουν την έρευνα και εργάζονται με ασθενείς και οικογένειες, είναι μια σημαντική ομάδα ενδιαφερομένων ».

Τα αποτελέσματα παρουσιάστηκαν χθες στο ετήσιο συνέδριο της American Society for Human Genetics (ASHG), που πραγματοποιήθηκε στο Ορλάντο, Φλόριντα.

Συνολικά, το 31,9 τοις εκατό των ερωτηθέντων ήταν υπέρ της έρευνας για την επεξεργασία βλαστικής γραμμής χρησιμοποιώντας βιώσιμα έμβρυα. Αυτό το συναίσθημα ήταν πιο έντονο σε ερωτηθέντες ηλικίας κάτω των 40 ετών, σε άτομα με λιγότερη από 10 χρόνια εμπειρίας και σε εκείνους που χαρακτηρίστηκαν ως λιγότερο θρησκευόμενοι.

Τα αποτελέσματα της έρευνας αποκάλυψαν επίσης ότι το 77,8 τοις εκατό των ερωτηθέντων υποστήριξαν την υποθετική χρήση της επεξεργασίας γονιδίων γεννητικής γραμμής για θεραπευτικούς σκοπούς. Για τις συνθήκες που προέκυψαν κατά την παιδική ηλικία ή την εφηβεία, το 73,5 τοις εκατό ήταν υπέρ της χρήσης της τεχνολογίας, ενώ το 78,2 τοις εκατό δήλωσε ότι υποστήριζε την επεξεργασία βλαστικών βλαστών σε περιπτώσεις όπου μια ασθένεια θα ήταν θανατηφόρα στην παιδική ηλικία.

Όσον αφορά τη χρήση της γονιδιακής επεξεργασίας με σκοπό την ενίσχυση, μόλις το 8,6 τοις εκατό των επαγγελματιών της γενετικής τάχθηκαν υπέρ.

"Wasμουν πολύ έκπληκτος, προσωπικά", είπε ο καθηγητής Ormond Ιατρικά Νέα Σήμερα, «από το γεγονός ότι σχεδόν [το ένα τρίτο] των ερωτηθέντων στη μελέτη μας υποστήριξαν την έναρξη κλινικής έρευνας σχετικά με την επεξεργασία του γονιδιώματος των γεννητικών οργάνων ήδη (κάνοντας την έρευνα και επιχειρώντας μια εγκυμοσύνη χωρίς πρόθεση να προχωρήσουμε σε ένα ζωντανό μωρό).»

Αυτό το εύρημα έρχεται σε πλήρη αντίθεση με μια δήλωση πολιτικής που δημοσίευσε το ASHG νωρίτερα φέτος, πρόσθεσε.

Σύμφωνα με τη δήλωση - της οποίας ο καθηγητής Ormand είναι ένας από τους κύριους συγγραφείς - η επεξεργασία γονιδίων βλαστικής σειράς δημιουργεί μια λίστα με ηθικά ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη.

Η πιθανότητα εισαγωγής ανεπιθύμητων μεταλλάξεων ή βλάβης στο DNA είναι σίγουρος κίνδυνος και οι ανεπιθύμητες παρενέργειες δεν μπορούν να προβλεφθούν ή να ελεγχθούν προς το παρόν.

Οι συγγραφείς εξηγούν περαιτέρω:

«Η ευγονική αναφέρεται τόσο στην επιλογή θετικών χαρακτηριστικών (θετική ευγονική) όσο και στην αφαίρεση ασθενειών ή χαρακτηριστικών που αντιμετωπίζονται αρνητικά (αρνητική ευγονική). Η ευγονική και στις δύο μορφές είναι ανησυχητική γιατί θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ενισχύσει τις προκαταλήψεις και τους στενούς ορισμούς της κανονικότητας στις κοινωνίες μας ».

"Αυτό ισχύει ιδιαίτερα όταν υπάρχει η δυνατότητα" ενίσχυσης "που υπερβαίνει τη θεραπεία ιατρικών διαταραχών", προσθέτουν.

Ενώ ο προγεννητικός έλεγχος επιτρέπει ήδη στους γονείς να επιλέξουν να αποβάλλουν έμβρυα που φέρουν ορισμένα χαρακτηριστικά της νόσου σε πολλά μέρη σε όλο τον κόσμο, η γονιδιακή επεξεργασία θα μπορούσε να δημιουργήσει την προσδοκία ότι οι γονείς θα πρέπει να επιλέγουν ενεργά τα καλύτερα χαρακτηριστικά για τα παιδιά τους.

Οι συγγραφείς το προχωρούν ακόμη περισσότερο εικάζοντας πώς αυτό μπορεί να επηρεάσει το κοινωνικό σύνολο. «Η άνιση πρόσβαση και οι πολιτισμικές διαφορές που επηρεάζουν την πρόσληψη», λένε, «θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μεγάλες διαφορές στη σχετική επίπτωση μιας δεδομένης κατάστασης ανά περιοχή, εθνοτική ομάδα ή κοινωνικοοικονομική κατάσταση».

«Η γενετική ασθένεια, που κάποτε ήταν παγκόσμιος κοινός παρονομαστής, θα μπορούσε αντ' αυτού να γίνει τεχνούργημα της τάξης, της γεωγραφικής θέσης και του πολιτισμού», προειδοποιούν.

Ως εκ τούτου, το ASHG καταλήγει στο συμπέρασμα ότι προς το παρόν, είναι αντιδεοντολογικό να πραγματοποιείται γονιδιακή επεξεργασία γεννητικής γραμμής που θα οδηγούσε στη γέννηση ενός ατόμου. Ωστόσο, η έρευνα για την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα των τεχνικών γονιδιακής επεξεργασίας, καθώς και για τα αποτελέσματα της γονιδιακής επεξεργασίας, θα πρέπει να συνεχιστεί, με την προϋπόθεση ότι αυτή η έρευνα συμμορφώνεται με τους τοπικούς νόμους και πολιτικές.

Στην Ευρώπη, αυτό επαναλαμβάνεται από μια ομάδα εμπειρογνωμόνων που προτρέπουν τη σύσταση μιας Ευρωπαϊκής Διευθύνουσας Επιτροπής για να «αξιολογήσει τα πιθανά οφέλη και μειονεκτήματα της επεξεργασίας γονιδιώματος».

Τονίζουν την ανάγκη «να είμαστε προορατικοί για να αποτρέψουμε την πειρατεία αυτής της τεχνολογίας από άτομα με εξτρεμιστικές απόψεις και να αποφύγουμε την παραπλάνηση των προσδοκιών του κοινού με υπερδιογκωμένες υποσχέσεις».

Είναι όμως η αντίληψη του κοινού πραγματικά τόσο διαφορετική από εκείνη των ερευνητών στην πρώτη γραμμή της επιστημονικής ανακάλυψης;


Επεξεργασία γονιδίων CRISPR που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση δεδομένων σε DNA μέσα σε ζωντανά κύτταρα

Το DNA μέσα σε ζωντανά βακτηριακά κύτταρα έχει επεξεργαστεί με τεχνολογία CRISPR για κωδικοποίηση και αποθήκευση πληροφοριών. Αυτό θα μπορούσε να είναι ένα βήμα προς την ανάπτυξη ενός νέου μέσου για μακροπρόθεσμη αποθήκευση δεδομένων.

Οι γενετικές πληροφορίες της ζωής αποθηκεύονται στο DNA, αλλά υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον για τη χρήση του DNA ως μέσο αποθήκευσης για άλλα είδη δεδομένων. Για να γίνει αυτό, οι πληροφορίες κωδικοποιούνται συχνά χρησιμοποιώντας τις τέσσερις βάσεις DNA - αδενίνη (Α), κυτοσίνη (C), θυμίνη (Τ) και γουανίνη (G). Η αντίστοιχη αλληλουχία DNA μπορεί στη συνέχεια να συντεθεί χημικά σε εργαστήριο, ακόμη και να αποθηκευτεί μέσα σε αντικείμενα καθημερινής χρήσης.

Ο Χάρις Γουάνγκ στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια της Νέας Υόρκης και η ομάδα του το πήγαν ένα βήμα παραπέρα, χρησιμοποιώντας μια μορφή επεξεργασίας γονιδίων CRISPR για να εισαγάγουν συγκεκριμένες αλληλουχίες DNA που κωδικοποιούν δυαδικά δεδομένα - τα 1 και 0 που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές για την αποθήκευση δεδομένων - σε βακτηριακά κύτταρα. Αναθέτοντας διαφορετικές ρυθμίσεις αυτών των αλληλουχιών DNA σε διαφορετικά γράμματα του αγγλικού αλφαβήτου, οι ερευνητές μπόρεσαν να κωδικοποιήσουν το μήνυμα κειμένου των 12 byte «γεια σου κόσμο!». στο DNA μέσα Ε. Coli κύτταρα.

Διαφήμιση

Ο Wang και η ομάδα του μπόρεσαν στη συνέχεια να αποκωδικοποιήσουν το μήνυμα εξάγοντας και αλληλουχώντας το βακτηριακό DNA.

Διαβάστε περισσότερα: Το DNA επικαλυμμένο με πυρίτιο θα μπορούσε να αποθηκεύσει μάζες δεδομένων σε ένα γραμμάριο

«Αυτός ο τομέας εξελίσσεται εκθετικά και αυτό το έγγραφο είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα», λέει ο George Church στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, ο οποίος δεν συμμετείχε στη δουλειά.

Ο Wang πιστεύει ότι το DNA μέσα στα ζωντανά κύτταρα θα μπορούσε να είναι ένα πιο σταθερό μέσο για μακροπρόθεσμη αποθήκευση σε απρόβλεπτες συνθήκες. Ενώ το DNA που διατηρείται έξω από τα κύτταρα μπορεί να υποβαθμιστεί, τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να προσαρμόζονται στο μεταβαλλόμενο περιβάλλον και μπορούν να επιβιώσουν κάτω από σκληρές συνθήκες. «Αυτό που προσφέρετε τοποθετώντας το μέσα στο κύτταρο είναι ότι το DNA προστατεύεται από το κύτταρο και τον μηχανισμό που έχει το κύτταρο για να προστατεύσει το DNA του», λέει ο Wang.

"Αυτό μπορεί να είναι πολύ ενδιαφέρον για μακροχρόνια αποθήκευση", λέει ο Thomas Heinis στο Imperial College London. Αλλά καθώς τα βακτήρια προσαρμόζονται και αλλάζουν, αλλάζει και το DNA τους - και αυτές οι αλλαγές θα μπορούσαν να επηρεάσουν τις κωδικοποιημένες πληροφορίες, λέει ο Heinis. «Υπάρχουν πολλές πηγές σφαλμάτων, μια κύρια πηγή είναι οι μεταλλάξεις στο DNA κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αντιγραφής», λέει.

«Απέχουν πολύ από το να έχουν ένα λειτουργικό σύστημα που αντικαθιστά τις ψηφιακές συσκευές μας», λέει ο Nick Goldman στο EMBL-European Bioinformatics Institute στο Cambridge, UK. «Αλλά είναι ένα μικρό βήμα στην πορεία προς κάτι που μπορεί να το κάνει».

Αναφορά περιοδικού: Φύση Χημική Βιολογία, DOI: 10.1038/s41589-020-00711-4


Η γονιδιακή επεξεργασία CRISPR εξήγησε: Τι είναι και πώς λειτουργεί;

Όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για την ανακάλυψη της γονιδιακής επεξεργασίας ότι μια μέρα θα μπορούσε να θεραπεύσει ασθένειες, να εξαλείψει είδη και να δημιουργήσει μωρά σχεδιαστών.

Βρισκόμαστε στη μέση μιας επανάστασης γονιδιακής επεξεργασίας.

Για τέσσερις δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν πειράξει τα γονίδιά μας. Από τη δεκαετία του 1970, τα έχουν ενεργοποιήσει και απενεργοποιήσει πειραματικά, αποκαλύπτοντας ότι οι λειτουργίες τους χαρτογράφησαν τη θέση τους στο γονιδίωμά μας και ακόμη και τις εισήγαγαν ή τις διέγραψαν σε ζώα, φυτά και ανθρώπους.

Και τον Νοέμβριο του 2018, ένας Κινέζος επιστήμονας ισχυρίστηκε ότι δημιούργησε τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα ανθρώπινα όντα στον κόσμο.

Αν και οι επιστήμονες έχουν κάνει μεγάλα βήματα στην κατανόηση της ανθρώπινης γενετικής, η επεξεργασία των γονιδίων μας παρέμεινε μια πολύπλοκη διαδικασία που απαιτεί ανακριβή, ακριβή τεχνολογία, χρόνια εμπειρίας και λίγη τύχη.

Το 2012, ένα ζευγάρι επιστημόνων ανέπτυξε ένα νέο εργαλείο για την τροποποίηση των γονιδίων, αναδιαμορφώνοντας για πάντα ολόκληρο το πεδίο της γονιδιακής επεξεργασίας: το CRISPR. Συχνά περιγράφεται ως "ένα ζευγάρι μοριακού ψαλιδιού", το CRISPR θεωρείται ευρέως ο πιο ακριβής, οικονομικά αποδοτικός και ταχύτερος τρόπος επεξεργασίας γονιδίων. Οι πιθανές εφαρμογές του είναι εκτεταμένες, επηρεάζοντας τη διατήρηση, τη γεωργία, την ανάπτυξη φαρμάκων και τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να καταπολεμήσουμε γενετικές ασθένειες. Θα μπορούσε ακόμη και να αλλάξει ολόκληρη τη γονιδιακή δεξαμενή ενός είδους.

Ο τομέας της έρευνας CRISPR είναι ακόμα εξαιρετικά νέος, αλλά έχουμε ήδη δει πώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καταπολέμηση της λοίμωξης από τον ιό HIV, την καταπολέμηση των διεισδυτικών ειδών και την καταστροφή βακτηρίων ανθεκτικών στα αντιβιοτικά. Ωστόσο, παραμένουν πολλά άγνωστα, συμπεριλαμβανομένου του τρόπου με τον οποίο το CRISPR μπορεί να βλάψει το DNA, οδηγώντας σε παθολογίες όπως ο καρκίνος.

Ένα τέτοιο μνημειώδες άλμα στη γενετική μηχανική είναι γεμάτο πολυπλοκότητες που θέτουν μεγάλα, συχνά φιλοσοφικά ερωτήματα σχετικά με την επιστήμη, την ηθική, τον τρόπο διεξαγωγής της έρευνας και το μέλλον της ίδιας της ανθρωπότητας. Με την επιβεβαίωση ότι δύο ανθρώπινα έμβρυα τροποποιήθηκαν χρησιμοποιώντας το CRISPR και μεταφέρθηκαν στο όρο, αυτές οι ερωτήσεις έχουν επικεντρωθεί έντονα. Το μέλλον της γονιδιακής επεξεργασίας φαινομενικά έφτασε μέσα σε μια νύχτα.

Αλλά τί ακριβώς είναι το CRISPR και ποιες είναι οι εξαιρετικές ανησυχίες για ένα τόσο ισχυρό εργαλείο;

Το CRISPR έχει τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθεί στην επεξεργασία ανθρώπινων εμβρύων για τη δημιουργία «μωρών σχεδιαστών».

Science Photo Library/Getty Images

Τι είναι το CRISPR;

Λίγοι προέβλεψαν πόσο σημαντικό θα ήταν το CRISPR για τη γονιδιακή επεξεργασία μετά την ανακάλυψή του πριν από 30 χρόνια.

Ήδη από το 1987, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Οσάκα που μελετούσαν τη λειτουργία των γονιδίων Escherichia coli παρατήρησαν για πρώτη φορά μια σειρά από σύντομες, επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες DNA, αλλά δεν κατάλαβαν τη σημασία.

Έξι χρόνια αργότερα, ένας άλλος μικροβιολόγος, ο Francisco Mojica, σημείωσε τις αλληλουχίες σε έναν διαφορετικό μονοκύτταρο οργανισμό,
Haloferax mediterranei. Οι αλληλουχίες συνέχισαν να εμφανίζονται σε άλλα μικρόβια και το 2002, οι ασυνήθιστες δομές DNA έλαβαν ένα όνομα: Ομαδοποιημένες τακτικά διακεκομμένες σύντομες παλινδρομικές επαναλήψεις.

Η μελέτη των ακολουθιών πιο έντονα αποκάλυψε ότι το CRISPR αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του "ανοσοποιητικού συστήματος" στα βακτήρια, επιτρέποντάς τους να καταπολεμήσουν τους εισβολείς ιούς. Όταν ένας ιός εισέρχεται στα βακτήρια, αντιστέκεται κόβοντας το DNA του ιού. Αυτό σκοτώνει τον ιό και τα βακτήρια αποθηκεύουν μέρος του DNA που έχει απομείνει.

Το DNA που έχει απομείνει είναι σαν ένα δακτυλικό αποτύπωμα, αποθηκευμένο στη βάση δεδομένων CRISPR. Εάν εισβληθούν ξανά, τα βακτήρια παράγουν ένα ένζυμο που ονομάζεται Cas9 και λειτουργεί σαν σαρωτής δακτυλικών αποτυπωμάτων. Το Cas9 χρησιμοποιεί τη βάση δεδομένων CRISPR για να αντιστοιχίσει τα αποθηκευμένα δακτυλικά αποτυπώματα με αυτά του νέου εισβολέα. Εάν μπορεί να βρει ένα ταίρι, το Cas9 είναι σε θέση να κόψει το DNA εισβολής.

/> Έρικ Μακ

Πώς χρησιμοποιείται το CRISPR για την επεξεργασία γονιδίων;

Η φύση παρέχει συχνά εξαιρετικά πρότυπα για την τεχνολογική πρόοδο. Για παράδειγμα, η μύτη ενός ιαπωνικού συρμού με σφαίρες είναι μοντελοποιημένη στο ράμφος του ψαράδικου επειδή το τελευταίο έχει σχεδιαστεί εξειδικευμένα από την εξέλιξη για να ελαχιστοποιήσει τον θόρυβο καθώς το πουλί βουτάει σε ένα ρέμα για να πιάσει ψάρια.

Με παρόμοιο τρόπο, η ικανότητα του CRISPR/Cas9 να εντοπίζει αποτελεσματικά συγκεκριμένες γενετικές αλληλουχίες και να τις κόβει, ενέπνευσε μια ομάδα επιστημόνων να ρωτήσει εάν αυτή η ικανότητα θα μπορούσε να μιμηθεί για άλλους σκοπούς.

Η απάντηση θα άλλαζε τη γονιδιακή επεξεργασία για πάντα.

Το 2012, οι πρωτοπόροι επιστήμονες Jennifer Doudna, από το UC Berkeley, και Emmanuelle Charpentier, στο Πανεπιστήμιο Umea της Σουηδίας, έδειξαν ότι το CRISPR θα μπορούσε να πειραχτεί και να τροποποιηθεί. Ουσιαστικά, είχαν μετατρέψει το CRISPR από βακτηριακό αμυντικό μηχανισμό σε βλήμα που αναζητά DNA, δεμένο σε ένα ζευγάρι μοριακό ψαλίδι. Το τροποποιημένο τους σύστημα CRISPR λειτούργησε υπέροχα, βρίσκοντας και κόβοντας οποιοδήποτε γονίδιο επέλεξαν.

Μια απεικόνιση του συμπλέγματος επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9. Η πρωτεΐνη νουκλεάσης Cas9 (λευκή και πράσινη) χρησιμοποιεί μια αλληλουχία οδηγού RNA (κόκκινη) για να κόψει το DNA (μπλε) σε μια συμπληρωματική θέση.

Molekull/Science Photo Library/Getty

Αρκετές ερευνητικές ομάδες παρακολούθησαν την αρχική εργασία, δείχνοντας ότι η διαδικασία ήταν δυνατή σε ζυμομύκητες και καλλιεργημένα κύτταρα ποντικού και ανθρώπου.

Οι πύλες άνοιξαν και η έρευνα CRISPR, η οποία από καιρό ήταν ο τομέας των μοριακών μικροβιολόγων, εκτοξεύτηκε στα ύψη. Ο αριθμός των άρθρων που αναφέρονται στο CRISPR στο εξέχον ερευνητικό περιοδικό Nature έχει αυξηθεί κατά πάνω από 6.000 τοις εκατό μεταξύ 2012 και 2018.

Ενώ χρησιμοποιούνται ακόμη εργαλεία επεξεργασίας γονιδίων, το CRISPR παρέχει ένα τεράστιο άλμα λόγω της ακρίβειας και της αξιοπιστίας του. Είναι πολύ καλό να βρίσκει γονίδια και να κάνει ακριβείς τομές. Αυτό επιτρέπει στα γονίδια να αποκόπτονται με ευκολία, αλλά παρέχει επίσης την ευκαιρία να επικολληθούν νέα γονίδια στο κενό. Τα προηγούμενα εργαλεία γονιδιακής επεξεργασίας θα μπορούσαν να το κάνουν επίσης, αλλά όχι με την ευκολία που μπορεί να κάνει το CRISPR.

Ένα άλλο τεράστιο πλεονέκτημα που έχει το CRISPR έναντι των εναλλακτικών τεχνικών γονιδιακής επεξεργασίας είναι το κόστος του. Ενώ οι προηγούμενες τεχνικές μπορεί να κοστίζουν σε ένα εργαστήριο πάνω από 500 $ για την επεξεργασία ενός μόνο γονιδίου, ένα κιτ CRISPR μπορεί να κάνει το ίδιο πράγμα για κάτω από $100.

Τι μπορεί να κάνει το CRISPR;

Το σύστημα CRISPR/Cas9 έχει προσαρμοστεί για να επιτρέπει την επεξεργασία γονιδίων σε οργανισμούς, όπως ζύμες, μύκητες, ρύζι, καπνός, ζέβρα, ποντίκια, σκύλοι, κουνέλια, βάτραχοι, πίθηκοι, κουνούπια και, φυσικά, άνθρωποι - έτσι οι πιθανές εφαρμογές του είναι τεράστιες .

Για τους επιστήμονες ερευνητές, το CRISPR είναι ένα εργαλείο που παρέχει καλύτερη, ταχύτερη επεξεργασία γονιδίων, επιτρέποντάς τους να δημιουργήσουν μοντέλα ασθενειών σε ανθρώπινες κυτταρικές σειρές και μοντέλα ποντικών με πολύ υψηλότερη ικανότητα. Με καλύτερα μοντέλα ας πούμε, τον καρκίνο, οι ερευνητές είναι σε θέση να κατανοήσουν πλήρως την παθολογία και πώς αναπτύσσεται, και αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε βελτιωμένες επιλογές θεραπείας.

Ένα ιδιαίτερο άλμα στις επιλογές θεραπείας του καρκίνου είναι η γενετική τροποποίηση των Τ κυττάρων, ενός τύπου λευκών αιμοσφαιρίων που είναι κρίσιμο για το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα. Μια κινεζική κλινική δοκιμή έβγαλε Τ κύτταρα από ασθενείς, χρησιμοποίησε το CRISPR για να διαγράψει ένα γονίδιο που συνήθως λειτουργεί ως τροχοπέδη του ανοσοποιητικού συστήματος και στη συνέχεια τα εισήγαγε ξανά στους ασθενείς σε μια προσπάθεια καταπολέμησης του καρκίνου του πνεύμονα. Και αυτό είναι μόνο μία από τις πολλές δοκιμές που βρίσκονται σε εξέλιξη χρησιμοποιώντας κύτταρα επεξεργασμένα με CRISPR για την καταπολέμηση συγκεκριμένων τύπων καρκίνου.

Πέρα από τον καρκίνο, το CRISPR έχει τη δυνατότητα να θεραπεύσει ασθένειες που προκαλούνται από μετάλλαξη σε ένα μόνο γονίδιο, όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία ή η μυϊκή δυστροφία του Duchenne. Η διόρθωση ενός ελαττωματικού γονιδίου είναι γνωστή ως γονιδιακή θεραπεία και το CRISPR είναι δυνητικά ο πιο ισχυρός τρόπος για να το εκτελέσετε. Χρησιμοποιώντας μοντέλα ποντικιών, οι ερευνητές απέδειξαν την αποτελεσματικότητα τέτοιων θεραπειών, αλλά οι ανθρώπινες γονιδιακές θεραπείες που χρησιμοποιούν το CRISPR παραμένουν μη δοκιμασμένες.

Τα κουνούπια θα στοχοποιηθούν χρησιμοποιώντας γονίδια CRISPR, τα οποία θα μπορούσαν ενδεχομένως να οδηγήσουν στην εξαφάνιση τα είδη που μεταφέρουν την ελονοσία.

Crisanti Lab/Alekos Simoni

Στη συνέχεια, υπάρχουν γονίδια CRISPR, τα οποία χρησιμοποιούν το CRISPR για να εγγυηθούν ότι ένα γενετικό χαρακτηριστικό θα περάσει από τον γονέα στους απογόνους - ουσιαστικά ξαναγράφοντας τους κανόνες κληρονομικότητας. Η εγγύηση ότι ορισμένα γονίδια θα εξαπλωθούν σε έναν πληθυσμό παρέχει μια άνευ προηγουμένου ευκαιρία για την αντιμετώπιση ασθενειών που μεταδίδονται από κουνούπια όπως η ελονοσία, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δημιουργήσουν στείρα κουνούπια στο εργαστήριο και να τα απελευθερώσουν στο φυσικό περιβάλλον για να συντρίψουν τον πληθυσμό-ή ακόμα και να εξαφανίσουν ένα είδος. Το CNET δημοσίευσε μια εκτενή έκθεση για την προτεινόμενη χρήση τους και τις ηθικές ανησυχίες που τους περιβάλλουν τον Φεβρουάριο του 2019.

Και τα πιθανά οφέλη του CRISPR δεν τελειώνουν εκεί. Το εργαλείο ανοίγει νέους τρόπους δημιουργίας αντιμικροβιακών για την καταπολέμηση των αυξανόμενων επιπέδων ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά, στοχευμένης χειραγώγησης γεωργικών καλλιεργειών όπως το σιτάρι για να γίνουν πιο σκληρές ή πιο θρεπτικές και, ενδεχομένως, την ικανότητα σχεδιασμού ανθρώπινων όντων, γονίδιο με γονίδιο.

CRISPR ανησυχίες

Το CRISPR μπορεί να είναι ο πιο ακριβής τρόπος κοπής του DNA που έχουμε ανακαλύψει, αλλά δεν είναι πάντα τέλειος.

Ένα από τα κύρια εμπόδια για να λειτουργήσει αποτελεσματικά το CRISPR στους ανθρώπους είναι ο κίνδυνος «επιπτώσεων εκτός στόχου». Όταν το CRISPR αναλαμβάνει να κυνηγήσει ένα γονίδιο, μερικές φορές βρίσκει γονίδια που μοιάζουν πολύ με τον στόχο του και τα κόβει επίσης.

Μια ακούσια περικοπή μπορεί να προκαλέσει μεταλλάξεις σε άλλα γονίδια, οδηγώντας σε παθολογίες όπως ο καρκίνος, ή μπορεί να μην έχει καμία επίδραση - αλλά με κύριο μέλημα την ασφάλεια, οι επιστήμονες θα πρέπει να διασφαλίσουν ότι το CRISPR δρα μόνο στο γονίδιο που προορίζεται να επηρεάσει. Αυτή η εργασία έχει ήδη ξεκινήσει και αρκετές ομάδες ερευνητών συνεργάστηκαν με το CRISPR/Cas9 για να αυξήσουν την ιδιαιτερότητά του.

Μέχρι σήμερα, η εργασία του CRISPR σε ανθρώπους έχει περιοριστεί σε κύτταρα που δεν μεταδίδουν το γονιδίωμά τους στην επόμενη γενιά. Αλλά η γονιδιακή επεξεργασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία των εμβρύων και έτσι, να αλλάξει το ανθρώπινο γονιδιακό συγκρότημα. Το 2015, μια ομάδα εμπειρογνωμόνων επιστημόνων CRISPR πρότεινε ότι μια τέτοια επεξεργασία - γνωστή ως επεξεργασία γεννητικών γραμμών - θα ήταν ανεύθυνη έως ότου επιτευχθεί συναίνεση για την ασφάλεια, την αποτελεσματικότητα, τη ρύθμιση και τις κοινωνικές ανησυχίες.

Ακόμα, η έρευνα για την επεξεργασία της βλαστικής γραμμής έχει πραγματοποιηθεί εδώ και αρκετά χρόνια. Το 2017, επιστήμονες στο Ηνωμένο Βασίλειο επεξεργάστηκαν ανθρώπινα έμβρυα για πρώτη φορά και οι ερευνητές στις ΗΠΑ χρησιμοποίησαν το CRISPR για να διορθώσουν ένα ελαττωματικό γονίδιο που προκαλεί καρδιακές παθήσεις. Η ικανότητα επεξεργασίας εμβρύων αρχίζει να εγείρει ηθικές ανησυχίες για τα λεγόμενα μωρά σχεδιαστών, όπου οι επιστήμονες μπορούν να επιλέξουν ωφέλιμα γονίδια για να αυξήσουν τη φυσική κατάσταση, την ευφυΐα ή τη μυϊκή δύναμη, συρόμενοι στα αμφιλεγόμενα νερά της ευγονικής.

Αυτό το συγκεκριμένο μέλλον είναι πιθανότατα πολύ μακριά -- αλλά η εποχή της επεξεργασίας του ανθρώπινου γονιδιώματος έχει ήδη ξεκινήσει.

Επεξεργασία ανθρώπων

Στις 25 Νοεμβρίου 2018, ο Κινέζος επιστήμονας Jiankui He είπε ότι δημιούργησε τα πρώτα μωρά CRISPR στον κόσμο. Χρησιμοποιώντας το CRISPR, μπόρεσε να διαγράψει ένα γονίδιο γνωστό ως CCR5. Τα τροποποιημένα έμβρυα οδήγησαν στη γέννηση δίδυμων κοριτσιών, γνωστών με τα ψευδώνυμα Lulu και Nana.

Η επιστημονική κοινότητα καταδίκασε ευρέως την έρευνα, επικρίνοντας την έλλειψη διαφάνειας και ρωτώντας εάν υπήρχε ια ιατρική ανάγκη για τα δύο κορίτσια να λάβουν μια τέτοια τροποποίηση. Στον απόηχο της έρευνας, αρκετοί ερευνητές υψηλού κύρους που συμμετείχαν στη δημιουργία του CRISPR πρότειναν ακόμη και ένα παγκόσμιο μορατόριουμ για τη χρήση του εργαλείου για την επεξεργασία της βλαστικής γραμμής.

Λίγοι θα υποστήριζαν ότι το έργο του υπογραμμίζει την ανάγκη για αυστηρότερους ρυθμιστικούς ελέγχους και αποτελεσματική επίβλεψη των κλινικών δοκιμών στις οποίες γίνεται επεξεργασία των εμβρύων. Ενώ υποστηρίζει ότι το δικό του πείραμα αφορούσε τη βελτίωση της υγείας των δίδυμων κοριτσιών καθιστώντας τα ανθεκτικά στον HIV, το πείραμα κρίθηκε απερίσκεπτο και ηθικά λάθος και οι πιθανές συνέπειες παραβλέφθηκαν. Πρόσφατη έρευνα υποδηλώνει ότι η διαγραφή που δημιούργησε στο γονίδιο CCR5 μπορεί να επηρεάσει την εγκεφαλική δραστηριότητα, αφού μια μελέτη σε ποντίκια έδειξε ότι ο αποκλεισμός του CC5 βελτιώνει τη γνωστική λειτουργία και την ανάρρωση από το εγκεφαλικό.

Τον Ιανουάριο του 2019, η κινεζική κυβέρνηση είπε ότι ενήργησε παράνομα και ανήθικα και θα αντιμετωπίσει κατηγορίες. Αργότερα απολύθηκε από το πανεπιστήμιό του.

Jiankui Ισχυρίστηκε ότι δημιούργησε τα πρώτα μωρά στον κόσμο με γονιδιακή επεξεργασία.

Η πιο πρόσφατη Διεθνής Σύνοδος Κορυφής για την Επεξεργασία του Ανθρώπινου Γονιδιώματος, τον Νοέμβριο του 2018, κατέληξε στο συμπέρασμα, όπως και το 2015, «η επιστημονική κατανόηση και οι τεχνικές απαιτήσεις για την κλινική πρακτική παραμένουν πολύ αβέβαιες και οι κίνδυνοι πολύ μεγάλοι για να επιτρέψουν κλινικές δοκιμές επεξεργασίας βλαστικής γραμμής εκείνη τη στιγμή ."

Το έργο του, το οποίο παραμένει αδημοσίευτο, προαναγγέλλει την πρώτη κλινική δοκιμή και τη γέννηση γενετικά τροποποιημένων ανθρώπων - πράγμα που σημαίνει, είτε ήταν η πρόθεση είτε όχι, μια νέα εποχή για το CRISPR έχει ξεκινήσει.

Καθώς η επανάσταση προχωράει, οι μεγαλύτερες προκλήσεις θα συνεχίσουν να είναι η αποτελεσματική εποπτεία και ρύθμιση της τεχνολογίας, τα τεχνικά εμπόδια που πρέπει να ξεπεράσει η επιστήμη για να διασφαλίσει ότι είναι ακριβής και ασφαλής, και η διαχείριση των μεγαλύτερων κοινωνικών ανησυχιών για το να ασχολούμαστε με τα πράγματα που μας κάνουν μας.

Πρόσφατες προόδους

Το CRISPR συνεχίζει να γίνεται πρωτοσέλιδο καθώς οι επιστήμονες βελτιώνουν την ιδιαιτερότητά του και το στρέφουν προς μυριάδες γενετικές ασθένειες. Στις 4 Φεβρουαρίου, ερευνητές στο UC Berkeley, συμπεριλαμβανομένης της πρωτοπόρου του CRISPR, Jennifer Douda, αποκάλυψαν ότι ένα άλλο ένζυμο, το CasX, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία γονιδίων στη θέση του Cas9.

Οι επιστήμονες εντόπισαν το CasX σε ένα βακτήριο που δεν κατοικεί στον άνθρωπο, πράγμα που σημαίνει ότι το ανοσοποιητικό μας σύστημα είναι λιγότερο πιθανό να επαναστατήσει εναντίον του. Επειδή είναι μικρότερο και δυνητικά πιο συγκεκριμένο από το Cas9, μπορεί να κόψει γονίδια με μεγαλύτερη επιτυχία και λιγότερες πιθανότητες αρνητικών επιπτώσεων.

Στη συνέχεια, στις 18 Φεβρουαρίου, οι επιστήμονες στο UC San Francisco αποκάλυψαν ότι είχαν χρησιμοποιήσει το CRISPR για να κάνουν τα βλαστοκύτταρα «αόρατα» στο ανοσοποιητικό σύστημα. Τα βλαστικά κύτταρα είναι ικανά να ωριμάσουν σε ενήλικα κύτταρα οποιουδήποτε ιστού, έτσι έχουν προταθεί ως τρόπος επισκευής κατεστραμμένων οργάνων. Ωστόσο, το ανοσοποιητικό σύστημα τυπικά προσπαθεί να εκμηδενίσει κάθε ξένο εισβολέα και τα βλαστοκύτταρα θεωρούνται ως τέτοια. Το CRISPR επέτρεψε στα βλαστοκύτταρα να αποφύγουν το ανοσοποιητικό σύστημα, ώστε να μπορέσουν να εργαστούν στη θεραπεία.

Μόνο μια μέρα αργότερα, οι ερευνητές στο Ινστιτούτο Salk για τις Βιολογικές Επιστήμες δημοσίευσαν στο Nature Medicine τα ευρήματά τους σχετικά με μια θεραπεία CRISPR για την προγεραφία Hutchinson-Gilford, μια ασθένεια που σχετίζεται με την ταχεία γήρανση. Η ασθένεια προκαλείται από μια γενετική μετάλλαξη που οδηγεί σε συσσώρευση μη φυσιολογικών πρωτεϊνών, οδηγώντας τελικά σε πρόωρο κυτταρικό θάνατο. Μια εφάπαξ δόση CRISPR/Cas9 αποδείχθηκε ότι καταστέλλει τη νόσο σε ένα μοντέλο ποντικού, ανοίγοντας το δρόμο για περαιτέρω διερεύνηση των θεραπευτικών δυνατοτήτων του CRISPR.

Και ακόμη περισσότερες ιστορίες επιτυχίας του CRISPR συνεχίζουν να κυκλοφορούν. Στις 25 Φεβρουαρίου, η CRISPR Therapeutics, μια εταιρεία που συνιδρύθηκε από την οραματίστρια της CRISPR Emmanuelle Charpentier, ανακοίνωσε ότι οι πρώτοι άνθρωποι ασθενείς είχαν εγχυθεί με ένα φάρμακο CRISPR/Cas9 για τη θεραπεία της νόσου βήτα. -θαλασσαιμία. Η ασθένεια προκαλείται από μια γενετική μετάλλαξη που έχει ως αποτέλεσμα τα ερυθρά αιμοσφαίρια να μην μπορούν να δημιουργήσουν το μόριο αιμοσφαιρίνης που μεταφέρει οξυγόνο. Για την καταπολέμηση αυτού, η ομάδα θεραπευτικών CRISPR παίρνει βλαστοκύτταρα από έναν ασθενή, τα επεξεργάζεται με CRISPR/Cas9 έξω από το σώμα για να αυξήσει την παραγωγή αιμοσφαιρίνης και στη συνέχεια τα μεταγγίζει ξανά στην κυκλοφορία του αίματος. Η εταιρεία σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει μια παρόμοια προσέγγιση για τη θεραπεία της νόσου του αίματος γνωστή ως δρεπανοκυτταρική αναιμία.

Η έρευνα CRISPR προχωρά με γρήγορους ρυθμούς και μπορεί να είναι δύσκολο να συμβαδίσει. Σε μόλις επτά χρόνια, το CRISPR μετατράπηκε από μια εξελικτική προσαρμογή στα βακτήρια σε ένα εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων που δημιούργησε τα πρώτα γενετικά τροποποιημένα ανθρώπινα όντα. Έχουμε ήδη δει το CRISPR να μεταμορφώνει ολόκληρο το πεδίο της μοριακής βιολογίας και αυτό το αποτέλεσμα έχει κυματιστεί σε βιολογικούς και ιατρικούς τομείς.


3 μεγάλες ερωτήσεις σχετικά με την επεξεργασία ανθρώπινων γονιδίων

Ερευνητές από όλο τον κόσμο συγκεντρώθηκαν στην Ουάσιγκτον, DC, αυτή την εβδομάδα για να συζητήσουν την ταχέως αναπτυσσόμενη τεχνολογία της επεξεργασίας ανθρώπινων γονιδίων.

Στη Διεθνή Σύνοδο Κορυφής για την Ανθρώπινη Γονιδιακή Επεξεργασία, η οποία φιλοξενήθηκε από την Εθνική Ακαδημία Επιστημών των ΗΠΑ στην Ουάσινγκτον, την Κινέζικη Ακαδημία Επιστημών και τη Βασιλική Εταιρεία του Ηνωμένου Βασιλείου, πολλές συζητήσεις περιέβαλλαν μια νεοαναπτυγμένη βιοτεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων που ονομάζεται CRISPR - προέρχεται από βακτηριακή πρωτεΐνη - - που επιτρέπει στους επιστήμονες να αποκόψουν ή να τροποποιήσουν συγκεκριμένα τμήματα DNA.

Έχει τη δυνατότητα να βοηθήσει να απαλλαγούμε από ορισμένες ασθένειες συνδυάζοντας ελαττωματικά αποσπάσματα των γονιδίων μας. Αλλά λόγω του άγνωστου μακροπρόθεσμου αντίκτυπου, ορισμένοι κορυφαίοι επιστήμονες ζητούν μορατόριουμ για τη χρήση του.

Στη σύνοδο κορυφής, μια χούφτα βασικά ζητήματα εμφανίστηκαν ξανά και ξανά: Ποιοι τύποι ασθενειών θα μπορούσαν να αντιμετωπιστούν με τεχνολογίες επεξεργασίας ανθρώπινων γονιδίων; Ποιοι πιθανοί κίνδυνοι και παρενέργειες μπορεί να υπάρχουν; Και ποια είναι τα ηθικά ζητήματα που περιβάλλουν τη νέα τεχνολογία;

Το CBS News μίλησε με ειδικούς από διάφορους τομείς της ιατρικής, οι περισσότεροι που παρακολούθησαν τη σύνοδο κορυφής, για αυτά τα μεγάλα ερωτήματα.

Ποιες ασθένειες θα μπορούσαν να θεραπευτούν;

Trending News

«Βασικά, θα εξετάζετε γενετικές ασθένειες όπου εξετάζετε ένα μεμονωμένο γονίδιο και θα εισέλθετε και θα διακόψετε ή θα αντικαταστήσετε το γονίδιο που δυσλειτουργεί», δήλωσε η Françoise Baylis, φιλόσοφος και βιοηθικός στο Πανεπιστήμιο Dalhousie στο Χάλιφαξ. , Καναδάς.

Η κυστική ίνωση, η πολυκυστική νόσος των νεφρών, η αιμορροφιλία, η ασθένεια Tay-Sachs και ορισμένοι καρκίνοι του μαστού είναι από τις καταστάσεις που οι επιστήμονες θα μπορούσαν πρώτα να αναζητήσουν, εξήγησε ο Δρ Arthur Caplan, ιδρυτικός διευθυντής του τμήματος ιατρικής δεοντολογίας στο Τμήμα Ιατρικού Κέντρου NYU Langone του NYU. Πληθυσμός Υγεία.

"Ονομάζονται σημειακές μεταλλάξεις. Είναι τα πρώτα μέρη που θα προσπαθούσες να πας", είπε ο Caplan.

Αλλά οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή είναι μόνο η αρχή. "I hope that there will be a move beyond, to more complex diseases and disorders," Baylis, a member of the organizing committee for this week's summit, told CBS News.

She pointed out that the meeting was divided into discussions about two types of gene editing therapies: Somatic (non-reproductive) cell therapy, which involves treating individual sick people, and the more controversial germ line therapy, which involves editing genetic material in embryos.

Baylis said the CRISPR advances make more "fanciful" ideas about using gene editing for human enhancement "seem all the more possible," too.

Caplan said that back in the late seventies, scientists swore they'd never touch the germ line -- embryos.

"They were terrified it was eugenics, Nazi Germany. In order to keep people calm, scientific leaders said, 'Whatever we do with genetic changes, we're just going to stick with somatic cells , don't worry about it, we're never going do that.'"

But Caplan said that's always what scientists say when they don't have the ability to do something now, with an editing tool such as CRISPR, the conversation is changing.

Does that mean scientists will be able to engineer changes to eye or skin color, or give people mega-strength?

Maybe, said Caplan. "I think it's reasonable to presume you could tweak things for strength, more muscles, endurance, or to be able to run or travel further." You might be able to enhance memory, to make a person able to retain more or learn faster, he said.

Someday, he said, "I think you could tweak genes that would allow you to perceive more. You might be able to see more like a bat, sense more of the radiation spectrum. See ultraviolet light and parts of the energy spectrum we don't see but that other creatures do. Eagle-eye vision."

"You could certainly make people more disease resistant, less likely to get a cold or the flu. Or to fight off MRSA or E. coli -- build up their immune systems. Enhance them so they could enjoy more pleasure. They've been doing a teeny, tiny bit in animals," said Caplan, who will lead sessions on ethical and regulatory issues of gene editing in animal research next week in Washington, DC.

But such knowledge is still years away, he added, and scientists at the summit made it clear that the aim of the new technology is to heal the sick.

Dr. Mitchell Weiss, chair of the hematology department at St. Jude Children's Research Center, told CBS News that somatic therapies to treat individual patients are already being tested in clinical trials.

He said the technology has the potential to treat conditions such as HIV, hemophilia, sickle cell anemia, and some forms of cancer.

"Genome editing directed toward bone marrow is another application," he said. The bone marrow can be removed, genetically edited in the lab, and then returned to the body. This technique, he said, may lower the health risks of a current treatment option for children with sickle cell anemia, an inherited condition in which there aren't enough healthy red blood cells to carry enough oxygen throughout the body, for example.

What are the health risks?

The main worry about CRISPR is the same worry you'd have using any gene therapy, Weiss said: "You mess around with the genome, and are you going to shut off something important or turn on something bad?"

Past investigational gene therapy led to cancer in some patients, he said.

"The major risk that people are concerned about -- there are different kinds of risk -- but the most significant right now is 'off-target' side effects," said Pilar Ossorio, professor of law and bioethics at the Morgridge Institute for Research at the University of Wisconsin-Madison.

She said once you put a CRISPR gene editing "tool" into a person's body, it can travel throughout the body and might get into other cells that you're not targeting. So the aim will be to figure out how to apply the gene editing only to the cells and tissues that scientists want to hit, without affecting anything else.

"Cells are dying all the time. If all it does is cause a cell here or there to cease to function, though, that will probably not be noticeable," Ossorio said.

What are the ethical issues - and potential for abuse?

"Our traditional ways of understanding risk and benefit completely apply. We have to make those calculations whenever we use a new kind of therapy," said Ossorio.

More risk may be acceptable for patients who have no other good treatment options. "For medical applications, the first applications are that we are trying to treat a disease. There is a human being in front of you who has a very serious disease, and you wouldn't start studying this technology in a person unless that person didn't have alternatives. Maybe existing therapies didn't work for them or there are no existing therapies," Ossorio said.

In somatic cells, gene editing will not be transmitted down to future generations, she said.

However, Caplan pointed out, it's not clear yet how germ line gene editing will affect future generations. It's possible that those genetic changes could be passed down when the person has children.

Kyle Orwig, the director of the Molecular, Genetics, and Developmental Biology Program at the University of Pittsburgh School of Medicine said, "My ethics are mostly focused on medical need and safety and efficacy. If you haven't proven safety and efficacy in animal models, you shouldn't proceed to clinical trials. And if you have, you should. And don't make trials any bigger than they need to be," to avoid exposing more people to any potential risks.

He added, "There's the claim that ethics go beyond safety and efficacy. That's there's some kind of slippery slope, but I think most of these arguments disappear once safety and efficacy is shown."

"It's good these discussions are taking place," Caplan said. "At the same time, I think we've got to be realistic. Better than fighting about bans or prohibitions, is to fight about what rules we want in order to try to fix disease in the germ line."

Another concern raised at the summit involved social justice -- equity when it comes to medical care. Gene editing technologies are costly and many experts said they're concerned that patients who might benefit from them would not have access. Weiss said sickle cell anemia, for example, one of his areas of expertise, impacts many inner city and low-income patients, not to mention those in the developing world.

"If you live in Africa or under-developed countries, health care is very different," he said.

But Caplan said disparity will not slow down technological innovation in this case, and rarely does.

"The equity thing will not work as an argument. Right now there are kids in New York City going to the finest prep schools and in Mississippi, there are kids who don't have books," he said. "Some people get care at the Mayo Clinic and some people don't have health insurance. We have neonatal care rescuing babies here in the U.S. yet many children in Africa are dying of diarrhea. I don't think it will hold things up. It would be more reasonable to try and set things up so that disease repair by gene editing is more affordable."

After three days of intensive discussion, the members of the organizing committee for the International Summit on Human Gene Editing issued a statement of conclusions. They called for more "intensive" basic science research, and for the use of existing and evolving regulatory frameworks for somatic cell clinical investigations. They also highlighted the need to address the complex issues that relate to germ line editing, and the importance of ongoing discussions as the science moves forward.


Researchers' algorithm to make CRISPR gene editing more precise

It eventually became a Nobel prize-winning revolution when researchers first engineered CRISPR as a gene editing technology for bacterial, plant, animal and human cells. The potential of the technology is great and span from curing genetically disposed diseases to applications in agricultural and industrial biotechnology, but there are challenges.

One such challenge consists of selecting a so-called gRNA molecule which should be designed to guide the Cas9 protein to the right location in the DNA where it will make a cut in relation to the gene editing.

"Typically, there are multiple possible gRNAs and they are not all equally efficient. Therefore, the challenge is to select the few that work with high efficiency and that is precisely what our new method does," says Yonglun Luo, Associate Professor Department of Biomedicine at Aarhus University.

The new method is developed from the researchers' new data and implementation of an algorithm, which gives a prediction on what gRNAs that work most efficiently.

"By combining our own data with publicly available data and including knowledge on the molecular interactions between gRNA, DNA and the CRISPR-Cas9 protein, we have succeeded in developing a better method," says Jan Gorodkin, professor at the Department of Veterinary and Animal Sciences at the University of Copenhagen.

Data, deep learning molecular interactions

Jan Gorodkin's research group with Giulia Corsi and Christian Anthon have collaborated with Yonglun Luo's research group in order to achieve the new results. The experimental part of the study was conducted by Luo's group while Gorodkin's group spearheaded the computer modelling.

"In our study, we have quantified the efficiency of gRNA molecules for more than 10,000 different sites. The work was achieved using a massive, high throughput library-based method, which would not be possible with traditional methods," says Yonglun Luo.

The researchers took their starting point concerning data generation in the concept of having a virus express gRNA and a synthetic target site in one cell at a time. The synthetic target sites have exactly the same DNA sequences as the corresponding target sites in the genome. Thus, these synthetic target sites are used as so-call surrogate target sites to capture the CRISPR-Cas9 editing efficiency. Together with colleagues from Lars Bolund Institute of Regenerative Medicine in BGI-Research and Harvard Medical School, they generated high quality CRISPR-Cas9 activity for over 10,000 gRNAs.

With this dataset of gRNAs with known efficiencies from low to high, the researchers were able to construct a model that could predict efficiencies of gRNAs which has not been seen before.

"In order to train an algorithm to become precise, one has to have a large dataset. With our library of viruses, we have obtained data that constitutes the perfect starting point for training our deep learning algorithm to predict the efficiency of gRNAs for gene editing. Our new method is more precise than other methods currently available," says Jan Gorodkin.


What will happen to He — and the children?

He has been criticized, but not just because he pursued germline editing. He also neglected to do adequate safety testing and failed to follow standard procedures in procuring participants. He was subsequently censured by the health ministry in Guangdong, where he worked, and fired from his university. He did not respond to Φύση’s multiple attempts to contact him.

At this point, further penalties seem to be in the hands of the police. There are a range of criminal charges that He could face. While recruiting participants, He and his team agreed to cover the costs of fertility treatment and related expenses, up to 280,000 yuan (US$42,000). He also stipulated that participants would have to repay costs if they dropped out. Liu Ye, a lawyer at the Shanghai Haishang Law Firm, says that if such payments are found to count as coercive measures, they could constitute a crime. Guangdong province also found that He used forged ethics-review documents during recruitment of participants and swapped blood samples to skirt laws against allowing people with HIV to use assisted reproductive technologies.

Why were scientists silent over gene-edited babies?

He claims to have disabled a gene called CCR5, which encodes a protein that allows HIV to enter cells. He was aiming to mimic a mutation that exists in about 10% of Europeans, and helps to protect them from HIV infection. But He might have inadvertently caused mutations in other parts of the genome, which could have unpredictable health consequences. (He claims to have found no such mutations.) Also, CCR5 is thought to help people fight off the effects of various other infections, such as West Nile virus. If the gene is disabled, the girls could be vulnerable. If they do suffer in a way that is linked to He’s procedure, and He is found to have been practising medicine illegally, he could be sentenced to between three and ten years in prison, says Zhang Peng, a criminal-law scholar at Beijing Wuzi University. But identifying those health effects could take years.

He promised to follow up with the girls until they were 18 years old, but it is unlikely that the health ministry, which ordered He to stop doing science, will allow him to be involved in the evaluations. It is not known what, if any, special measures are being taken to look out for the girls’ health or to track the other pregnancy.


Crispr Gene Editing Can Cause Unwanted Changes in Human Embryos, Study Finds

Instead of addressing genetic mutations, the Crispr machinery prompted cells to lose entire chromosomes.

A powerful gene-editing tool called Crispr-Cas9, which this month nabbed the Nobel Prize in Chemistry for two female scientists, can cause serious side effects in the cells of human embryos, prompting them to discard large chunks of their genetic material, a new study has found.

Administered to cells to repair a mutation that can cause hereditary blindness, the Crispr-Cas9 technology appeared to wreak genetic havoc in about half the specimens that the researchers examined, according to a study published in the journal Cell on Thursday.

The consequences of these errors can be quite serious in some cases, said Dieter Egli, a geneticist at Columbia University and an author of the study. Some cells were so flummoxed by the alterations that they simply gave up on trying to fix them, jettisoning entire chromosomes, the units into which human DNA is packaged, Dr. Egli said.

“We’re often used to hearing about papers where Crispr is very successful,” said Nicole Kaplan, a geneticist at New York University who was not involved in the study. “But with the amount of power we hold” with this tool, Dr. Kaplan said, it is crucial “to understand consequences we didn’t intend.”

Crispr-Cas9, a scissorslike chemical tool that can precisely cut and customize stretches of genetic material, such as human DNA, stoked international controversy in 2018 when He Jiankui, a Chinese scientist, used the technology to yield the world’s first gene-edited infants. The experiment was widely condemned as irresponsible and dangerous — in large part because many of the ways in which Crispr-Cas9 can affect cells remain poorly understood. Dr. He was found guilty of conducting illegal medical practices in China and sentenced to three years in prison.

The new paper’s findings further underscore that “it’s really too soon to be applying Crispr to reproductive genetics,” said Nita Farahany, a bioethicist at Duke University who was not involved in the study.

Crispr-Cas9 treatments have already been given directly to people to treat conditions like blindness — a potential cure that affects that patient, and that patient only. But modifications made to sperm, eggs and embryos can be passed to future generations, raising the stakes for any mistakes made along the way.

Although scientists have been tinkering with genomes for decades, Crispr-Cas9 can accomplish a precise type of genetic surgery that other tools cannot.

Scientists can use Crispr-Cas9 to home in on a specific region of the genome and snip it in two. Sensing trouble, the cell rushes to heal its genetic wound, sometimes using a similar-looking stretch of nearby, intact DNA as a template as it stitches the pieces back together. This gives researchers an opportunity to splice in a tailor-made template of their own, in the hopes that the cell will incorporate the intended change.

In 2017, a team of researchers led by Shoukhrat Mitalipov, a geneticist at Oregon Health and Science University in Portland, reported that human embryos carrying a mutation could be coaxed into this process without a synthetic template. The researchers generated embryos from a union between two cells: a sperm carrying a mutation that can make it harder for the heart to pump blood, and an egg with a healthy version of the gene. Dr. Mitalipov and his team used Crispr-Cas9 to cut the broken copy of the gene to see if the intact version would guide its repair. They reported the experiment a success and published it in the journal Nature.

“In principle, this could be a way to correct a mutation in a human embryo” that has only one broken copy of a gene, Dr. Egli said.

But the new findings could cast some doubt on the 2017 work, Dr. Egli added.

The researchers of the Cell study focused on a different mutation — one that causes hereditary blindness and affects a different part of the genome — but adopted a similar setup. Using donated sperm containing a mutation in a gene called EYS, they fertilized eggs that had normal copies of EYS, then sent in Crispr-Cas9 to snip the mutation.

Several of the cells managed to sew the Crispr-cut pieces of DNA back together with a few minor changes, Dr. Egli said.

But about half the embryos seemed unable to cope with the trauma of the break. The genetic damage failed to heal, eventually forcing cells to tear off and toss aside large chunks of the chromosome that harbored the mutated EYS. In some cells, the entire chromosome was lost.

“That is not a correction,” Dr. Egli said. “That is a vastly different outcome.”

Instead of gently goading the cell into editing the genetic “text” at which it was targeted, the Crispr machinery gouged irreparable gaps in cells’ DNA, said Maria Jasin, a geneticist at Memorial Sloan Kettering Cancer Center and another author of the study. The negative consequences of this, she added, were disproportionately disastrous. “They were talking about trying to repair one gene, and you have a substantial fraction of the genome being changed,” Dr. Jasin said.

Dr. Egli and Dr. Jasin said that this probably happened in Dr. Mitalipov’s 2017 paper as well, but it went unnoticed. After Dr. Mitalipov’s team carried out their Crispr-Cas9 treatment, they could no longer detect the mutation in embryos. But Dr. Egli and Dr. Jasin noted that, technically, dumping or destroying a huge segment of a chromosome would have wiped out evidence of the mutation as well. Dr. Mitalipov and his team, they said, might have mistaken a deletion for an edit.

Dr. Mitalipov disagreed with this interpretation, and he said the new paper’s conclusions were not fully backed up by the necessary data. “They don’t have evidence to show these are deletions,” he said. Far more complex experiments, he said, would be needed to conclusively distinguish a “corrected” chromosome from an absent one.

Dr. Kaplan, of New York University, said she found the new paper’s findings convincing. And she, like all of the other experts who spoke with The New York Times, echoed a crucial sentiment: that Crispr-editing embryos in the clinic must remain a far-off reality, if it is ever approved at all.

“At this point, it’s too dangerous,” Dr. Jasin said. “We’re just not sure which way things are going to go.”

The U.S. government does not permit the use of federal funds to conduct research on human embryos. Dr. Egli’s team sought private funding from the New York Stem Cell Foundation and the Russell Berrie Foundation Program in cellular therapies to run its experiments.

Other Crispr-based technologies exist that could circumvent several of the issues the team identified. For example, some researchers have developed techniques that allow them to make less drastic cuts to the genome and tinker with just one genetic letter at a time.

Given his team’s findings, Dr. Egli also floated the idea that the blunter version of Crispr-Cas9 could someday be deployed as a sort of molecular bomb: shredding and eliminating unwanted, extra chromosomes when they appear in embryos.

Dr. Farahany, of Duke University, urged caution. The new study, she said, only builds upon the notion that scientists will need to walk, not run, in developing Crispr tools for reproductive medicine.

“We have a long way to go,” Dr. Farahany said. “Until we can figure out what the off-target effects are, and how we can control for them,” embryo editing of any kind “would be deeply unethical.”


How does gene editing in one cell affect other cells? - Βιολογία

Genome editing is a way of making changes to specific parts of a genome. Scientists have been able to alter DNA since the 1970s, but in recent years, they have developed faster, cheaper, and more precise methods to add, remove, or change genes in living organisms. Researchers are working to develop therapies that use gene editing to treat children or adults for a range of conditions, including sickle cell, hemophilia, and some forms of cancer and blindness.

Since 2015, a few laboratories have been experimenting with a far more controversial use of CRISPR: editing the genomes of early human embryos, eggs, and sperm. If edited embryos are used to start a pregnancy, the changes affect every cell in the body of any resulting child, that child’s offspring, their offspring, and so on. Dozens of countries already prohibit any attempt to start a pregnancy with edited embryos, yet some scientists seem eager to proceed.

In November 2018, researcher He Jiankui from Shenzhen, China announced the birth of the first gene-edited babies: twin girls publicly referred to as Lulu and Nana. In a reckless and widely condemned experiment, He had edited the DNA of two embryos and used them to start a pregnancy. The babies were born prematurely and their current health status is unknown.

These utterly unethical experiments have pushed the issue of human genome editing to the forefront of media, scientific, and public discussion and debate. Any discussion of how we might use this technology in the future needs to consider the serious societal consequences of human genome editing. This includes examining the rise of vast economic inequalities and the resurgence of overt xenophobia and racism in many parts of the world. It also includes acknowledging our eugenic histories and the present-day systemic oppression of women, people of color, Indigenous people, LGBTQ people, and people with disabilities, particularly as they relate to reproduction and ideas about who is “fit” to reproduce.

Human genome editing is not just a scientific issue. είναι a political and social justice issue that intersects with the concerns of multiple movements, including disability rights, LGBTQ rights, reproductive rights and justice, racial justice, environmental justice, and health justice. Read on to learn more about human genome editing and why everyone should have a say in the decisions we make about whether and how to use this powerful technology.

Τι είναι το CRISPR;

CRISPR is a gene editing technology that allows scientists to make changes to the DNA of living organisms more precisely and inexpensively than before. CRISPR stands for clustered regularly interspaced palindromic repeats. These segments of DNA occur naturally in bacteria, where they store information that helps recognize invading viruses. Associated enzymes, such as Cas9, then cut viral DNA out of the bacterial genes.

Scientists discovered that they can adapt CRISPR-Cas molecules to search for a specific DNA sequence and cut precisely at that point — not just in bacteria, but in plant, animal, and human cells, too. They can also provide a new DNA sequence for the cell to use when it repairs the cut.

CRISPR-Cas is often compared to the “find and replace” function in a word processor, but this metaphor of gene “editing” can make it sound more precise than it actually is. CRISPR sometimes mis-recognizes a DNA sequence that is similar to the one it’s looking for and cuts in the wrong place, causing “off-target mutations.” Other times it might cut in the right place, but cause mistakes, or “indels,” where DNA is incorrectly inserted or deleted.

Gene Therapy: Changing genomes to treat disease

There are two distinct ways gene editing might be used in humans. Gene therapy, or somatic gene editing, changes the DNA in cells of an adult or child to treat disease, or even to try to enhance that person in some way. The changes made in these somatic (or body) cells would be permanent but would only affect the person treated. One way this is already being done is by editing a person’s immune cells to help them better fight cancer. Clinical trials will soon be underway to use CRISPR to edit blood cells as a treatment for sickle cell anemia and other blood disorders. Gene therapy raises many of the same social and ethical issues as other high-tech medical treatments, including ethical research practices, safety and effectiveness, unequal access to expensive treatments, and how we allocate resources, but is widely supported as a promising way to treat disease.

Germline Editing: Changing the genomes of future generations

But there is a much more controversial way that human gene editing could be used. In germline modification, gene editing would change the DNA of embryos, eggs, or sperm. Because germline DNA is passed down to all future generations, any changes — whether they had beneficial or harmful effects — would be as well. Some have proposed that germline editing could be used to prevent inherited diseases, but this would carry unacceptably serious safety, ethical, and social risks. And it’s unneeded, since we already have safe and effective ways to prevent passing on an inherited disease. People at risk can use preimplantation genetic diagnosis (PGD), a way to screen embryos created through in vitro fertilization (IVF) and select one that is unaffected this allows parents to have a genetically related child without passing on an inherited disease. PGD certainly raises its own ethical questions, particularly around disability rights and justice, but it poses fewer safety and societal risks than germline editing would.

Understanding the Social and Ethical Risks

New technologies often raise ethical questions about their unknown risks and benefits. These questions become especially tricky — and essential — when we are talking about something like human germline editing, which affects future generations who obviously can’t consent to the changes being made to their DNA. What risks would women (who are rarely mentioned in discussions about human gene editing for reproduction) be subject to as the ones who would carry pregnancies started with genetically modified embryos and deliver the resulting children (for themselves or for others)? How could potential parents make informed decisions when there would be unknown health risks that might emerge during pregnancy for the woman and the fetus, epigenetic effects, and health issues that might not develop until adulthood or old age (or even in future generations)? It would be extremely difficult, if not impossible, to ethically conduct the kind of follow-up studies that would be necessary to say that human genome editing is safe enough to use in reproduction.

But focusing on these obvious safety risks takes too narrow a view and overlooks the many serious social and ethical risks that germline editing would pose. Imagine wealthy parents being able to purchase enhancements (real or perceived) for their children, and the kind of world that would result if children’s education and life chances were thought to be determined at birth by their DNA. Imagine the long-term consequences of imposing the preferences and biases we hold today on the genes of all future generations. Consider the potential effects on groups that have less power in society and are already discriminated against, including people with disabilities, people of color, and women. Ableism, racism, and reproductive injustices would likely be exacerbated by human genome modification, if it were ever allowed. These and other social inequalities that already shape our lives could rapidly grow worse, and new forms of inequality could be introduced, leading to a new form of eugenics.

While it might seem possible to avoid such dire outcomes by limiting the use of germline gene editing to the prevention of serious diseases, this would be extremely difficult. The line between therapy and enhancement is fuzzy and would be nearly impossible to enforce. How would we determine which diseases are serious enough to edit out? And who would decide? There are many disabled people who value their differences as a form of human diversity and do not think they need to be “treated” or “cured.” Allowing just some uses of germline gene editing for reproduction would mean opening the door to all uses. For these reasons, over 40 countries have banned human germline modification.

Who Gets to Decide?

Human germline editing is not just a scientific or technical issue. It affects how we understand ourselves as humans and what kind of future we want to build. It has implications for society as a whole, not just individuals. Therefore, decisions about whether to permit germline modification should not be made by small groups of scientists or bioethicists, by biotechnology companies, or by wealthy elites. Human germline editing is an urgent social justice issue we need public discussions of it that are open to all.


Δες το βίντεο: Genmodifisering (Φεβρουάριος 2023).