Siyentipiko Maghanap ng Gene Pag-edit gamit ang CRISPR Hard upang Labanan ang

Ang pag-hack sa genome ng tao ay matagal nang ginawa para sa mahusay na teatro ng kathang-isip na agham dahil laging ito ay tila hindi kapani-paniwala imposible at lends mismo kaya madali sa malas mga plotlines.

Ngunit dahil nagtagumpay ang mga siyentipiko sa pagmamapa ng genome ng tao noong dekada ng 1990, ang mga tao sa engineering ng genetiko ay tila mas gusto ang fiction at mas katulad ng mapagpalagay na endpoint ng medikal na pananaliksik.

AdvertisementAdvertisement

Natatakot pa rin kami sa pag-uugali sa genome ng tao sa mga paraan ng paggalang, kahit na ang paggamit ng genetic engineering upang pakitunguhan ang mga taong may sakit ay nagsisimula nang gumawa ng tunay na pag-unlad. Ito ay labag sa batas na i-edit ang DNA ng herk sa maraming bansa, bagaman hindi sa Estados Unidos. Ngunit iniwan namin ang talakayan ng mga etikal na implikasyon at ang mga mani at mga bolts ng regulasyon na magtrabaho bilang ang teknolohiya ay umaabot sa abot.

Ngunit noong 2012, kung ano ang isang beses lamang tila isang hinaharap na posibilidad ay naging isang agarang problema.

Iyan ay kapag ang molecular biologist sa University of California na si Jennifer Doudna, Ph. D., at ilang mga kasamahan ay naglabas ng isang bagong pamamaraan ng genetic engineering na tinatawag na CRISPR-Cas9 sa isang papel sa journal Science. Sa maikli, ang teknolohiya ay nagbibigay-daan sa isang siyentipiko na i-snip ang mga problemadong piraso ng DNA, isang pamamaraan na may malalim na potensyal na pagalingin ang mga nakamamatay na mga sakit sa genetiko tulad ng Huntington.

Ang diskarteng ito ay madaling sapat na ang sinumang biologist na nakadama ng ganito ay maaaring "i-edit" ang genetic na pampaganda ng isang embrayo ng tao at itanim ito sa isang babae na gumagamit ng in vitro fertilization (IVF). Ang pagbabago na iyon ay papasok sa gene pool minsan at para sa lahat.

Ang isang bilang ng mga grupo ay nakataas ang alarma na ngayon na ngayon. Hindi na ito science fiction. Si Dr. George Daley, Harvard Medical Center

CRISPR-Cas9 ay maaari ding maging potensyal na muling repasuhin ang mga gen na nagiging sanhi ng mga sakit sa genetiko tulad ng sickle-cell anemia at Huntington's disease, na nangangako ng isang lunas na lunas.

advertisementAdvertisement

Ang mga siyentipiko at mga regulator ay nag-scramble upang makahabol.

"Dahil ang mga isyu ng pagbabago ng isang genome, lalo na ng isang embryo, ngayon ay mas kagyat at higit pa tungkol sa, kaya ang isang grupo ng mga grupo ay nagtataas ng alarma na ito ay oras na ngayon. Hindi na ito science fiction, "sabi ni Dr. George Daley, Ph.D., isang biologist na stem cell sa Harvard Medical Center.

Subalit ang mga kritiko ay nagsasabi na ang proseso ng paggabay kung at kung paano namin babaguhin ang aming pantao genetic inheritance ay slapdash, exclusionary, at nabubuluk ng pangako ng kita para sa mga taong maaaring kumita mula sa isang gamutin para sa kanser o isang genetic na sakit - o mula sa isang pag-aayos para sa ilang mga paksa na hindi kanais-nais na genetic katangian.

Magbasa Nang Higit Pa: Harvard, MIT Gumawa ng CRISPR Gene Editing Tool Mas Makapangyarihang »

Isang Eureka Moment

Sa teknikal, posible na i-edit ang DNA ng tao mula noong kalagitnaan ng 1970s, nang si Paul Berg, Ph.D., may pinag-aralan na DNA ng tao sa E. coli bacteria sa kanyang Stanford lab. Ngunit ang mga maagang pamamaraan ay matindi at hindi mapagkakatiwalaan.

AdvertisementAdvertisement

Doudna (binibigkas na DOWD na) ay pumasok sa debate laban sa engineering ng tao sa pamamagitan ng aksidente. Isang dalubhasa sa RNA, tinawagan siya upang matulungan ang ilang mga kasamahan na siyasatin kung papaano labanan ng mga bakterya ang mga virus.

Ito ay unti-unting naging malinaw na tinutukoy at tinutukoy ng mga bakterya ang mga piraso ng viral DNA gamit ang isang proseso na tinatawag na CRISPR-Cas9. Ang unang pagkakataon na ang isang bakterya ay nakakatugon sa isang virus, nag-iimbak ito ng kaunting DNA nito. Sa bandang huli, ang DNA ay nagsisilbing isang "pinaka-gusto" poster. Kung ang bakterya ay tumatakbo sa parehong virus muli, inaatake ito sa pamamagitan ng pag-snipping ang pamilyar na pattern ng DNA.

Ang mabilis na pag-aalinlangan ni Doudna at ng kanyang mga kasamahan na ang mga siyentipiko ay maaaring mag-umpisa sa proseso ng bacterial na i-edit ang DNA - kung ito ay kabilang sa isang virus, halaman ng agrikultura, o isang tao.

"Akala ko, wow, kung ito ay maaaring magtrabaho sa hayop o planta cell, ito ay maaaring maging isang napaka, napaka-kapaki-pakinabang at napakalakas na tool. Sa totoo lang, hindi ko napagtanto ang oras kung gaano ito malakas, "sinabi ni Doudna sa NPR sa isang pakikipanayam sa 2014. (Tinanggihan niya ang kahilingan ng Healthline para sa isang interbyu, binabanggit ang kanyang iskedyul ng paglalakbay sa propesyonal.)

Ang kapangyarihan ng bagong diskarte ay hindi napansin.

AdvertisementAdvertisement

Ang spring na ito, ang mga Tsinong mananaliksik na gumamit ng pamamaraan ng CRISPR-Cas9 sa mga embryo ng tao ay nag-publish ng kanilang mga natuklasan sa isang journal sa Amerika.

Ang mga embryo ay hindi maaaring gawin at ang diskarte ay hindi gumagana pati na rin ang inaasahan, ngunit ang ulat ay nagpadala ng isang alon ng alarma sa pamamagitan ng pang-agham na komunidad, na nagpapakita lamang kung gaano malakas ang tukso ay upang gamitin ang CRISPR upang baguhin ang inheritable DNA ng tao.

Sa loob ng mga araw ng publication na iyon, isang koponan sa Unibersidad ng California, San Diego (UCSD) ay nag-anunsyo ng tagumpay gamit ang CRISPR sa mga lumilipad na prutas. Gumawa sila ng mga pagbabago sa mga gene ng isang pares ng mga lilipad na prutas, na tinitiyak na ang mga katangian na ipinasok ay maipasa sa lahat ng mga supling. Ang ganitong uri ng genetic engineering ay tinatawag na "drive ng gene. "

Ang UCSD siyentipiko imagined gamit ang diskarte upang gawing mas mahusay na mga mouse at prutas lilipad para sa pananaliksik, ngunit ang mga implikasyon ay malinaw: Maaari naming mabilis na baguhin ang isang buong species, kabilang ang ating sarili, gamit ang CRISPR.

Noong nakaraang linggo lamang, hiniling ng mga British scientist ang lisensya mula sa Human Fertilization & Embryology Authority ng UK upang i-edit ang mga genome ng mga embryo ng tao na nakaimbak sa mga klinika sa pagkamayabong. Plano nilang gamitin ang mabubuhay na mga embryo ngunit nangangako na huwag ipasok ang mga ito pagkatapos na mabago ang mga ito.

AdvertisementAdvertisement

Magbasa Nang Higit Pa: Bagong Teknolohiya Nagbibigay-daan sa mga Siyentipiko na Mag-target ng HIV, Kanser sa Mga Cell » Hinahanap sa Past upang Pangasiwaan ang Futuristic Technology

Samantala, nagsimula na ang Wrestle sa mga etikal na hamon ng CRISPR.

Noong Enero, si Doudna at isang maliit na grupo ng mga U. S. naisip ang mga lider ay nakilala sa Napa, California, upang talakayin kung ano ang gagawin tungkol sa genie na kanilang pinalaya sa bote nito.Si Paul Berg, na nagsimula ng genetic engineering sa kanyang 1975 discovery ng recombinant DNA, ay naroon.

Ang grupo ay kumukuha ng cue mula sa kumperensyang Berg na inorganisa noong 1975 sa Asilomar Conference Grounds, sa labas lamang ng Monterey, California, upang magpasiya kung paano magpapatuloy ang agham sa genetic engineering. Ang pulong na iyon ay malawak na ipinahayag bilang patunay na ang mga siyentipiko ay maaaring ligtas na makontrol ang mga kontrobersyal at potensyal na mapanirang kasangkapan. Sa tagsibol, maraming mga kalahok sa pulong Napa - kabilang ang Doudna, Berg, at Daley ng Harvard - ay naglathala ng isang piraso ng posisyon na tumutukoy na ang CRISPR ay hindi dapat gamitin sa reproductive DNA, o mga germline cell. Ngunit, sinabi nila, dapat ipagpatuloy ang pananaliksik sa laboratoryo.

Sa katapusan ng taong ito, isang internasyonal na pang-agham na tiwala sa utak ay magtatagpo sa Washington, D. C., upang simulan ang pag-sketch ng isang plano para sa mga posibleng limitasyon sa CRISPR. Ang pagsisikap ay nasaktan nang maaga, na sumasalamin sa pagkaapurahan ng bagay.

Ngunit bilang summit-only summit, na inisponsor ng The National Academies of Sciences, Engineering, at Medicine at ang mga UK at Chinese counterparts nito, magkakasama, ang mga kritiko ay nagpapahayag na ito ay tiyak na mapapahamak dahil nabigo ang mga tanong at pagkakataon para sa pampublikong komento.

Sinasabi ng National Academies na limitado ang seating para sa mga miyembro ng publiko.

Kung ang CRISPR ay kumakatawan sa "isang paglilipat ng tidal sa mga tuntunin ng pag-iisip natin sa ating sarili bilang mga nilalang," gaya ng inilalagay ni Daley, kung gayon ang pinakamainam na paraan upang magpasiya ng gayong mahalagang isyu?

Si Sheila Jasanoff, Ph. D., isang propesor sa pag-aaral ng agham at teknolohiya sa Harvard's Kennedy School, ay nag-iisip na ang pagpupulong ng Disyembre ay na-ulit na ang ilan sa mga pagkabigo ng kumperensya ng Asilomar.

Ang mga siyentipiko sa Asilomar ay tumingin sa mga produkto ng maagang genetic engineering para sa kanilang mga potensyal na magamit para sa mga bioweapons at nag-aalala sa pangunahin tungkol sa mga panganib sa kanila na lumikas mula sa laboratoryo.

Hindi nila inasahan kung ano ang napatunayang isang pinainit at matagal na debate sa mga genetically modified (GM) na organismo, na may malaking mga kahihinatnan para sa mga magsasaka, mga environmentalist, at mga heavyweights sa agribusiness tulad ng Monsanto.

"Sa paggunita, makikita ng isa ang mahaba, kung minsan ang kalunus-lunos, kontrobersya sa mga pananim ng gm … bilang muling pagbubukas ng mga pandaigdigang mamamayan ng lahat ng mga sukat ng genetic engineering na hindi isinama ni Asilomar," isinulat ni Jasanoff sa isang op-ed na tumututol sa ang susunod na henerasyon ng summit sa genetic engineering.

Magbasa pa: Kumuha ng mga Katotohanan sa Genomics vs. Genetics »

Cloning Money?

Ang mga siyentipiko na nagtipon sa Asilomar ay may maliit na kaugnayan sa mga komersyal na aplikasyon ng kanilang pananaliksik. Ngunit sa Batas ng Bayh-Dole ng 1980, ang mga propesor at unibersidad ay nakakuha ng pinansiyal na interes sa kung paano na-commercialize ang kanilang mga pagtuklas.

Maaaring naiimpluwensyahan ng kanilang mga komersyal na interes ang kanilang pinili na huwag isaalang-alang ang tanong ng paggamit ng CRISPR sa mga halaman at hayop sa internasyonal na pulong, kahit na ang debate tungkol sa mga ito ay patuloy na kumulo.

Doudna ay kasangkot sa tatlong ng dosenang mga kumpanya o kaya na na nabuo sa pag-asa ng commercializing CRISPR pag-edit ng gene.Ang isang kumpanya, Caribou Bio, ay tahasang interesado sa mga application ng agrikultura.

Ayon sa Pete Shanks, MA, ng Center for Genetics and Society, ang agrikultura ay malamang na maging isa sa mga unang pinakinabangang negosyo para sa CRISPR, dahil ang pagbabagong binhi ay hindi nangangailangan ng mas tumpak na gamot bilang tao.

"Hangga't makakakuha ka ng isang binhi na gumagana, ikaw ay OK," sabi ni Shanks.

Mahirap na makahanap ng isang tao sa biotech mundo na walang interes dahil ang lahat ng mga punong-guro sa pag-uusap na ito ay may tulad ng mga salungatan ng interes. Marcy Darnovsky, Center for Genetics and Society

Ngunit ang mga pinansiyal na interes ng Doudna sa kanyang pagkatuklas ay higit pa sa panuntunan kaysa sa pagbubukod.

"Mahirap na makahanap ng isang tao sa biotech mundo na walang interes dahil ang lahat ng mga punong-guro sa pag-uusap na ito ay may hitsura ng mga salungatan ng interes," sabi ni Marcy Darnovsky, Ph D. ang ehekutibong direktor ng Center for Genetics and Society. Ang Darnovsky, na dumalo sa kumperensya ng Washington, ay nais na makita ang genetic engineering na limitado sa mga medikal na pamamaraan sa mga indibidwal, hindi ang mga pagbabago na maaaring ipasok sa gene pool.

Michael Kalichman ang namamahala sa Center for Ethics and Society sa UCSD. Inilalarawan niya ang paglahok ni Doudna sa panig ng negosyo ng kanyang trabaho bilang bahagi ng kanyang trabaho bilang pinuno ng lab sa pananaliksik sa mundo ng post-Bayh-Dole.

"Ang iyong trabaho ay upang subukan na ibenta ito," sinabi niya. "Doudna ay hindi itinatago ang kanyang mga interes sa na. "

Sa isang silid ng mga siyentipiko, doktor, at mga abogado sa unibersidad, ang lahat ng mga opinyon ay kulay ng pera.

"Mayroon tayong mga taong may mga pinansiyal na interes na hindi lamang gumagawa ng mga desisyon na maipapatupad, ngunit darating sila sa mga tanong na hihilingin," sabi ni Darnovsky.

Kalichman, na ang karera ay "naka-bracket" sa Batas Bayh-Dole, sabi ng batas na nagresulta sa mas mabilis na pagbabago mula sa dalisay na pananaliksik sa mga klinikal na application. Ngunit gumagawa din ito ng puwang para sa mga bias.

"Ang tanong ay, 'Ang sistema ba ng pampinansyal na interes ay lumilikha ng isang bias patungo sa pagkakita ng ilang mga bagay? 'at ang sagot ay tila oo, "sabi niya.

Basahin ang Higit pa: Maaaring Protektahan ng DNA Synthetic Vaccine Laban sa MERS Virus » Pitting Heartstrings Against Hard Science

Sa kanilang editoryal sa CRISPR - may pamagat na" Isang maingat na landas ng pasulong para sa genomic engineering at germline na pagbabago ng gene "- Doudna, Daley, Berg, at iba pa ay nagsasabi na ang mga mananaliksik ay nararapat na tuklasin kung paano gumagana ang CRISPR sa mga embrayo ng tao - hangga't walang sinumang implants ang binagong embryo.

"Nagtatalo sila na ang pag-edit ng mga selula ng mikrobyo ng tao (gametes at maagang mga embryo) para sa mga layuning pananaliksik ay dapat na sumulong agad habang ang isang dialogue tungkol sa panlipunan at etikal na implikasyon ng paggamit ng binagong selula ng mikrobyo upang simulan ang isang pagbubuntis ay nagaganap," sabi ni Darnovsky ng editoryal.

Ang karagdagang pananaliksik, ang argumento ay nagpapahayag, ay magbibigay sa amin ng higit pang impormasyon tungkol sa kung paano gumagana ang mga pagbabago sa mikrobyo - o, tulad ng sa pag-aaral ng Tsino, hindi.

"Tinatawag nila ito 'isang maingat na landas,'" sabi ni Darnovsky. "Ngunit magiging madaling basahin ito bilang 'Kung ang aming pananaliksik ay nagpapakita na maaari naming baguhin ang germline nang ligtas at tumpak, ito ay isang argument para magpatuloy upang lumikha ng mga tao ng GM. '"

Ito ay halos isang dekada lamang mula noong unang binasa namin ang genome ng tao. Dapat nating mag-ingat ng mabuti bago tayo magsimula na muling isulat ito. Eric Lander, Broad Institute

Inilarawan ni Doudna ang CRISPR bilang isang paraan ng pag-edit ng mga typo na ibinigay sa hard-copy na teksto ng kalikasan. Ang kanyang talinghaga ay inilaan upang gumawa ng isang hindi kapani-paniwala kumplikadong proseso na nauunawaan sa mga siyentipiko. Ngunit ito rin ay naglalaho sa mga panganib ng pag-edit ng gene: Ang katotohanan ay, ang aklat ng genetika ng tao ay isinulat sa isang wikang hindi natin naintindihan.

"Ito ay halos isang dekada lamang mula noong una naming binabasa ang genome ng tao. Dapat naming mag-ingat ng mabuti bago namin simulan ang pagsulat na muli ito, "si Eric Lander, Ph. D., ang pinuno ng Malawak na Institusyon, ay sumulat sa kanyang opisito sa CRISPR.

Ang Broad Institute ay nakipagkumpitensya sa West Coast lab ng Doudna para sa mga pagsulong sa CRISPR at nakikibahagi sa isang kaso sa kung sino ang may hawak na mga patente. Sumasang-ayon ang Lander na hindi natin dapat hawakan ang nakuha na DNA, ngunit gumawa siya ng puwang para sa isang "posibleng pagbubukod ng pagwawasto ng malubhang mga monogenic na sakit na gene, sa ilang mga kaso kung saan walang alternatibo. "Kung ang pananaliksik ng Doudna ay nagtataguyod at ang mga siyentipiko ng UK ay humihiling na gumawa ng mga pangako ng isang lunas para sa isang nagwawasak na genetic na sakit tulad ng Huntington ay hindi sa isang kaso-ayon sa kaso ngunit sa pamamagitan ng pag-aalis ng gene mutation kabuuan? Ang publiko ay malamang na humiling ng pag-access sa lunas na iyon.

Ngunit paano kung ang tila isang lunas ay nakabukas na magkaroon ng mga malalaking hindi inaasahang genetiko na epekto na hindi maliwanag hanggang sa susunod na henerasyon?

"Upang makakuha mula sa isang makinang na pagmamasid sa isang bagay na tumutulong sa masa ay kumplikado," sabi ni Jasanoff.