hirdetés
2020. október. 31., szombat - Farkas.
hirdetés

 

Hogyan működik a géneditálás?

A teremtés kijavítása, az öröklődő betegségek megszüntetése, új technológiai genezis, tökéletes csecsemők előállítása a gazdagoknak, a legrosszabb disztópia – ilyen kifejezésekkel írják le azokat a lehetőségeket, amelyek az alig három éves technika tökéletesítése után megnyílnak az emberiség előtt.

A génmérnökök eddig csak arra voltak képesek, hogy extra DNS-sel bombázzák a sejteket, annak reményében, hogy az bejut némelyik sejt magjába, és beépül a genomba. Arra nem volt lehetőség, hogy megszabják, az extra DNS a genom melyik részébe épüljön be, a véletlenszerűen beépülő genetikai anyag pedig számtalan káros hatást válthat ki – pl. tumorkeletkezés –, ha éppen rossz helyen csatlakozik be valamelyik kromoszómába.

Az alig három éves géneditálási technikával viszont az extra DNS pontosan oda épül be, ahová a génmérnök szeretné, írja az új eszközt bemutató cikkében Colin Barras (Right on target: New era of fast genetic engineering; New Scientist). A géneditálással a sejtmag DNS-e pontosan meghatározott helyen vágható el, a megszerkesztett és bejuttatott extra DNS pedig a sejt DNS-javító mechanizmusa segítségével épül be a vágás helyére, miközben a DNS-lánc „összeforr”.

 

Vírushulladék-újrahasznosítás

Az új – specifikus, gyors és olcsó – módszer története az 1980-as években kezdődött, amikor az E. coli genomját vizsgáló japán kutatók különös ismétlődő szekvenciákra lettek figyelmesek. Az ismétlődő szekvenciákat tartalmazó DNS-darabok látszólag véletlen bázissorrendű DNS-részekkel voltak elválasztva, ez utóbbiakat spacer-nek, azaz térköztartónak nevezték el. Az ismétlődő részek és a spacerek együttesét nevezzük ma kriszpernek, azaz CRISPR-nek: clustered regularly interspaced short palindromic repeats.

Mint kiderült, a CRISPR-ek nagyon gyakoriak az élővilágban, a baktériumok felében, az archeák 90%-ában előfordulnak, ebből a kutatók arra következtettek, hogy valami nagyon hasznos funkciójuknak kell lennie. 2005-ben aztán felfedezték, hogy a látszólag véletlen bázissorrendű DNS-részek olyan vírusok genetikai anyagához illeszkednek, amelyek az adott sejteket képesek megtámadni. Ebből biológusok arra következtettek, hogy a spacerek olyan emlékeztetők lehetnek, amelyek segítenek a sejtnek felismerni, majd elpusztítani a virális támadót, azaz az egysejtű organizmus „immunrendszereként” funkcionálnak, vonja le a következtetést a New Scientist cikkírója.

2009-re bebizonyosodott, hogy a gyanú megállja a helyét, és az is kiderült, hogyan működik ez az immunrendszer. Először is a spacerről és a vele szomszédos ismétlődő részekről RNS-másolat készül, majd ez az RNS összekapcsolódik egy fehérjével (CRISPR-hez csatlakozó, azaz CRISPR-asszociált protein: Cas). Mint Colin Barras megfogalmazza, az RNS lesz az agy, a Cas pedig az izom: az RNS minden hozzá illeszkedő virális DNS-hez hozzákötődik, amit csak talál a sejtben, a Cas pedig feldarabolja azt.

Az immunrendszer működésének további zsenialitása, hogy a feldarabolt virális DNS egyes darabjai a továbbiakban egy új spacert alkotva beépülhetnek a sejt genomjának valamelyik CRISPR-régiójába, ily módon az új vírusokra is emlékezni fog az egysejtű immunrendszere - aminek létezése alaposan meglepte a kutatókat, és máig az egyetlen adaptív immunrendszer, amit baktériumokban és archeákban ismerünk.

 

A létező lamarcki evolúció

Ráadásul bizonyos szempontból a CRISPR-Cas rendszer sokkal jobban működik, mint a mi immunrendszerünk: az általa létrehozott védekező rendszer továbbadható az utódgenerációknak. Mint Eugene Koonin, CRISPR-Cas rendszert az egysejtű immunrendszereként először tételező biológus 2009-ben megállapította: a CRISPR-Cas rendszer a lamarcki evolúció példája: az egyed élete alatt szerzett adaptív tulajdonság továbbadódik az utódnak. A kutatókat pedig további munkára sarkallta az a tény, hogy mivel a CRISPR-Cas rendszer nem fehérjéket, hanem RNS-t használ a kivágandó genetikai anyag azonosításához, az utánzása meglehetősen olcsó lehet: meghatározott információtartalmú RNS-t előállítani sokkal könnyebb, mint proteineket.

2011-ben további kulcsfontosságú felfedezés következett: Emmanuelle Charpentier és munkatársai rájöttek, hogy az emberi patogén Streptococcus pyogenes az addig ismertekhez képest más típusú CRISPR-Cas rendszert használ: proteinje jóval egyszerűbb (ez a ma a géneditálásban használatos Cas9), RNS-ből pedig két molekulával rendelkezik. 2012-ben pedig Charpentier és Jennifer Doudna kimutatta, hogy a két RNS-molekula egyetlen mesterséges RNS-be konvertálható, ami ugyanolyan hatásosan irányítja a Cas9 fehérjét, mint az eredeti két RNS.

Charpentier és Doudna munkája kémcsőben szabadon úszó DNS-ek célbavételével foglalkozott, ezután azt akarták megvizsgálni, hogy a bakteriális CRISPR-Cas9 rendszer működik-e állatok és növények komplex sejtjeiben is. Mint kiderült, igen, kiválóan működik, ennek kimutatásában azonban két csapat is megelőzte Charpentieréket: George Church, valamint Feng Zhang és munkatársaik egyaránt 2013 januárjában, a Science-ben tették közre ezzel kapcsolatos tanulmányukat, míg Charpentier és Doudna cikke három héttel később jelent meg. Azóta pedig mindenki a CRISPR-Cas9 rendszert akarja kipróbálni, és a kapcsolatos munkák száma exponenciálisan növekszik, mivel használata könnyű és maga a rendszer nagyon hatékony, nyilatkozta Colin Barrasnak az egyik kutató. További előnye, hogy mivel vírusok sokaságának megtámadására fejlődött ki, a géneditálás során egyszerre egynél több gén módosítására is felhasználható, ezért Feng Zhang szerint például a jövőben komplex genetikai hátterű betegségek, így pl. diabétesz vagy szívbetegségek gyógyításában is alkalmazható lesz.

 

Gyártsd te magad a gyógyszered

További beláthatatlan lehetőségeket rejt az a felfedezés, hogy a Cas9 protein úgy módosítható, hogy a DNS feldarabolása helyett transzkripciós faktorként működjön. Ekkor a DNS CRISPR által jelzett helyéhez csatlakozva a kívánt DNS-szakasz működését tudja be- vagy kikapcsolni. Ezáltal pl. az autoimmun betegségek új kezelési lehetősége nyílik meg: nem kívülről fogjuk bejuttatni a gyulladásellenes hatású fehérjéket, hanem azokat a szervezet sejtjeivel termeltetjük meg.

Jelenleg még a rendszernek számos hibája is van, továbbá nem ismertek pontosan a veszélyei, nem tudjuk pl. azt sem, hogy milyen esélye van annak, hogy az eszköz rossz helyen vágja el a DNS-t, valamint génterápiás eszközként való felhasználásához fontos megoldandó kérdés, hogy a szervezeten belül hogyan lehet a megfelelő sejtekbe eljuttatni. Mindazonáltal már elkezdték használni humán sejteken, és a múlt hónapban egy kínai csapat azt is bejelentette, hogy humán csíravonalon kísérleteznek sikerrel. Mint a majomneuronok DNS-ét editáló Gouping Feng elmondta egy interjúban, a géneditált emberek megjelenése 10-20 éven belül várható.

Dr. Kazai Anita
a szerző cikkei

Olvasói vélemény: 0,0 / 10
Értékelés:
A cikk értékeléséhez, kérjük először jelentkezzen be!

Könyveink

  • learn more A pancreas betegségei

    Az internetről áradó legfrissebb tudományos információk birtokában jogos lehet a kérdés, hogy szükség van-e még magyar nyelvű, magyar szerzők...

  • learn more Dentozófia – fogak bölcsessége

    A dentozófia egyfajta önterápia, melyet a fogorvos végigkísér. Nem csak valós alternatívája a fogászati gyakorlat által ajánlott...

  • learn more Professzionalizmus a pszichiátriában

    Amit gyakran a betegre nézve „gyógyító körülménynek” neveznek a medicinában, az valójában az orvos professzionalizmusának...

  • learn more Alapvető sebésztechnika

    A nagy sikerû könyv bõvített, aktualizált második kiadása kerül a szakmai olvasóközönség elé. Új például a "Mûtõi magatartás"...

  • learn more A pszichoterápia tankönyve

    Milyen egy pszichoterápia? Majdnem olyan, mint a köznapi beszélgetés, csak egy kicsit más. Egyszerre van benne a szakszerűség és a belső világ...

  • learn more Állatgyógyászati vademecum

    Néhány éve hiányzott a piacról egy olyan átfogó kiadvány, mely tartalmazza azokat a szakmai ismereteket, amelyek egy-egy gyógyszerkészítmény...

  • learn more Pszichiátriai Lexikon

    Részlet Janka Zoltán Prof. előszavából  “A szerkesztő és szakavatott munkatársai a magyar pszichiátriai fogalomtár nagyméretű birodalmát...

  • learn more Szemészet

    Napjainkban új kihívások várnak a szemésztársadalomra. A népesség elöregedésével nő az időskorban előforduló szembetegségek száma. A 80 éven felüli lakosság...

  • learn more Kardiológiai szófejtő

    Dr. Szauder Ipoly belgyógyász, kardiológus, hypertonológus, osztályvezető főorvos,  egyetemi előadó, számos publikáció, szakkönyv szerzője,...

  • learn more Zsebdoktor utazóknak - Patika Magazin könyvek

    A könyv részletesen tárgyalja az utazás közben előforduló megbetegedéseket, azok kezelési módját, az utazás előtt...

  • learn more Sorsdöntő génjeink

    Az USA-ban már nagy sikert aratott könyv Európában először magyarul jelent meg. A szerző a könyvében leírja, hogy milyen előnyökkel jár, ha valaki...

  • learn more Levelek a túlvilágra - Egy 20. századi életút

    "„Az utóbbi időben több időt töltök unokáim korosztályának társaságában és látom, hogy a legtöbben milyen...

  • learn more 150 EKG kérdés (javított kiadás)

    Bár a gyakorlat és a tapasztalat semmivel sem helyettesíthető, ez a könyv egy lépéssel közelebb áll a klinikai valósághoz, mint azok a...

  • learn more SCID-5-CV (Strukturált klinikai interjú a DSM-5® zavarok felmérésére)

    A SCID-5-CV lépésről lépésre segít a klinikusoknak a DSM-5 diagnózisainak...

  • learn more Gyermekszemészet

    A könyv összegzi mindazon tapasztalatokat, amelyek az utóbbi évtizedek során felhalmozódtak a gyermekkor szemészeti betegségeinek ellátásában. A szakemberek...

  • learn more Sürgősségi kardiológia

    A Kadix Press Kiadó új könyve az Oxford University Press méltán népszerű kézikönyv sorozatában nagy sikert aratott, akut kardiológiai eseteket...

  • learn more The Etiological Role of Hepatitis C Virus in Lymphomagenesis

    The acute inflammation of liver in patients (acute hepatitis) can be produced by different chemicals...

  • learn more A spiritualitás pszichológiája

    Az elmúlt években a „spiritualitás” fogalma elképesztő karriert futott be mind elterjedését, mind jelentésének bővülését tekintve...

  • learn more A magánpraxis-marketing kézikönyve

    A magyar privát egészségügy robbanásszerű növekedésének lehetünk tanúi. De évről évre már nem csak a magánpraxisokban...

  • learn more Odú vagy kelepce?

    Hogy kik is vagyunk, mit akarunk az élettől és mi a szerepünk a világban, azaz identitásunk, mindegyikünk számára fontos kérdés. Valódi önmagunk...