hirdetés
2025. június. 27., péntek - László.
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!
hirdetés

Könyveink

  • learn more Patikai emlékek. Kerámiaedények

    A Semmelweis Orvostörténeti Múzeum gyógyszerésztörténeti szakgyűjteményei közül nem csupán számbeli nagyságával, és szakmailag...

  • learn more Gyakorlati fájdalomcsillapítás

    A fájdalomcsillapítás minden gyakorló orvosnak feladata és kötelessége úgy, mint az elsősegélynyújtás vagy a reszuszcitáció. A...

  • learn more Diabéteszlexikon

    A cukorbetegek száma világszerte – így sajnos hazánkban is – rohamosan növekszik. Magyarországon mintegy 700 ezer diagnosztizált cukorbeteg van, a...

  • 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 Képes szimmetria

    A Széchenyi-díjjal kitüntetett, kémiával foglalkozó, nemzetközileg elismert akadémikus szerzőpáros könyve pontosan és ugyanakkor közérthetően,...

  • learn more Férfigyógyászat

    Az orvosi szakterületek szétválása óta létezik a nőgyógyászat, amely alapvetően a női reprodukcióval és annak szerveivel foglalkozik. A FÉRFIGYÓGYÁSZAT...

  • learn more Funkcionális anatómia

    A tankönyv a hallgatók számára biztosítja azon az ismereteket, melyek elsajátítása lehetővé teszi a szakmai tárgyak megértését,...

  • learn more A fogyasztóra hangolva

    A fogyasztók dühösek, nagyon dühösek! A válság zűrzavarában nyugtalanok és rosszkedvűek: úgy érzik, hogy becsapták és magukra hagyták őket....

  • learn more A gyógyszerkutatás kémiája

    A gyógyszerkutatás értékteremtő folyamat, amit a legkülönbözőbb kémiai, biológiai és orvosi szak- és részterületek sokaságának...

  • learn more Idézetek, gondolatok az orvostudományról

    Mindnyájunk gondolatvilágának kialakításában jelentõs szerepet játszottak elõdeink, mestereink példái és tanításai, az...

  • learn more Gipsz- és kötéstechnika

    A konzervatív töréskezelés sikere ma is a csonttöréseket rögzítő kötések megfelelő kiválasztásától és alkalmazásától függ. A hosszú...

  • learn more Adonisztól Schwarzeneggerig - Férfiideálok és civilizáció

    Ha divatról, szépségideálokról van szó, automatikusan a nők jutnak eszünkbe. A férfiakról nem is...

  • learn more Marketing pirula recept nélkül

    A könyv az egészségügy speciális, de sokakat érintő területét vizsgálja, és az elméletet egyben konkrét gyakorlati példákkal...

  • learn more Pszichoanalitikus terápia a gyakorlatban

    A mű nemcsak címében kézikönyv, a modern pszichoanalitikus pszichoterápia tankönyvét hozta létre a szerző –...

  • learn more Szalagsérülések

    A „Traumatológia Témakörök” sorozat 1993-ban indult az akkori Országos Traumatológiai Intézetben. A zsebkönyvek szerzői többnyire traumatológusok, akik a...

  • learn more Kreativitás - Az elme kerekei

    A kiadó most új köntösben, „Az elme kerekei" címmel induló sorozat első tagjaként ajánlja a világszerte nagy sikerű Kreativitást az...

  • learn more Jó étel, jó élet

    "Elakadt a táplálkozás útvesztőjében? Ez a kézikönyv segít a fiataloknak, kezdő háziasszonyoknak, babás családoknak és mindenkinek, aki szeretteinek,...

  • learn more Utazás- orvostani ismeretek gyógyszerészeknek

    A magyar utazók több mint 92%-a Európán belül utazik, ahol nincs fertőző megbetegedési veszély, civilizáltak a...

  • learn more Tükröm, tükröm...

    Ha a tükör nem, ez a könyv megmondja, hogy a problémáink elől, önmagunk elől nem tudunk elmenekülni. A Zsigmond Márta-médiadíjas újságíró, költő és...

  • learn more Az orvoslás joga - kommentár a gyakorlat számára

    Hiánypótló orvosi jogi kézikönyv. Sorra veszi az orvosi jogviszonyt, ennek alanyait, az orvosi tevékenységek...