CRISPR Gene Editing and Disease

Ngayon na ang gene-editing genie ay wala sa bote, ano ang gusto mo muna?

Mga sanggol na may "perpektong" mata, over-the-top na katalinuhan, at isang touch ng movie star charisma?

AdvertisementAdvertisement

O isang mundo na walang sakit … hindi lamang para sa iyong pamilya, ngunit para sa bawat pamilya sa mundo?

Batay sa mga kamakailang pangyayari, maraming mga siyentipiko ang nagtatrabaho patungo sa huli.

Mas maaga sa buwan na ito, ginamit ng mga siyentipiko mula sa Oregon Health & Science University ang isang tool sa pag-edit ng gene upang itama ang isang mutation na nagdudulot ng sakit sa isang embryo.

Ang pamamaraan, na kilala bilang CRISPR-Cas9, ay nagbigay ng mutasyon sa nuclear DNA ng mga embryo na nagiging sanhi ng hypertrophic cardiomyopathy, isang pangkaraniwang kondisyon ng puso na maaaring humantong sa pagpalya ng puso o kamatayan ng puso.

Ito ang kauna-unahang pagkakataon na sinubukan ang tool na ito ng pag-edit ng gene sa mga itlog ng klinikal na kalidad ng tao.

AdvertisementAdvertisement

Nagkaroon ng isa sa mga embryo na ito ay itinanim sa matris ng isang babae at pinapayagan na ganap na bumuo, ang sanggol ay malaya sa pagkakaiba sa sakit ng gene.

Ang ganitong uri ng kapaki-pakinabang na pagbabago ay ipinasa rin sa mga susunod na henerasyon.

Wala sa mga embryo sa pag-aaral na ito ay naitatag o pinapayagan na bumuo. Ngunit ang tagumpay ng eksperimento ay nag-aalok ng isang sulyap sa potensyal ng CRISPR-Cas9.

Gayunpaman, magkakaroon ba tayo ng gene-i-edit ang ating mundo na walang sakit?

Paano gumagana ang pag-edit ng gene

Ayon sa Genetic Disease Foundation, mayroong higit sa 6, 000 na mga genetic disorder ng tao.

AdvertisementAdvertisement

Maaaring gamitin ng mga siyentipiko ang CRISPR-Cas9 upang itama ang alinman sa mga sakit na ito sa isang embryo.

Upang magawa ito, kailangan nila ng isang angkop na piraso ng RNA upang mag-target ng mga nararapat na stretches ng genetic material.

Ang Cas9 enzyme ay nagbawas ng DNA sa lugar na iyon, na nagpapahintulot sa mga siyentipiko na tanggalin, kumpunihin, o palitan ang isang partikular na gene.

Ang ilang mga sakit sa genetiko, bagaman, ay maaaring mas madaling gamutin sa pamamaraan na ito kaysa sa iba.

"Karamihan sa mga tao ay nakatuon, hindi bababa sa simula, sa mga sakit na kung saan ay talagang isang gene na kasangkot lamang - o isang limitadong bilang ng mga genes - at talagang naintindihan sila," Megan Hochstrasser, PhD, ang komunikasyon sa komunikasyon sa Ang Innovative Genomics Institute sa California, ay nagsabi sa Healthline.

AdvertisementAdvertisement

Ang mga sakit na dulot ng isang pagbago sa isang solong gene ay kinabibilangan ng sickle cell disease, cystic fibrosis, at Tay-Sachs disease. Nakakaapekto ito sa milyun-milyong tao sa buong mundo.

Gayunpaman, ang mga uri ng sakit na ito ay mas malala sa mga karamdaman tulad ng sakit sa puso, diyabetis, at kanser, na pumatay ng milyun-milyong tao sa buong mundo bawat taon.

Genetics - kasama ang mga kadahilanan sa kapaligiran - ay tumutulong din sa labis na katabaan, sakit sa isip, at sakit sa Alzheimer, bagaman nagtatrabaho pa rin ang mga siyentipiko sa pag-unawa kung paano.

Sa ngayon, ang karamihan sa CRISPR-Cas9 na pananaliksik ay nakatuon sa mga mas simpleng sakit.

"Mayroong maraming mga bagay na kailangang magtrabaho kasama ang teknolohiya para dito upang makapunta sa lugar kung saan maaari nating ilapat ito sa isa sa mga polygenic na sakit, kung saan ang maraming mga genes ay nag-aambag o ang isang gene ay may maraming epekto, "Sabi ni Hochstrasser.

AdvertisementAdvertisement

Paggamot sa mga may sapat na gulang at mga bata, hindi embryo

Bagaman ang "designer baby" ay nakakakuha ng maraming pansin sa media, maraming pananaliksik sa CRISPR-Cas9 ang nakatuon sa ibang lugar.

"Karamihan sa mga tao na nagtatrabaho dito ay hindi nagtatrabaho sa mga embryo ng tao," sabi ni Hochstrasser. "Sinusubukan nila upang malaman kung paano namin maaaring bumuo ng mga paggamot para sa mga tao na mayroon na sakit. "Ang mga uri ng paggamot ay makikinabang sa mga bata at matatanda na nakatira na may sakit sa genetiko, pati na rin ang mga taong bumuo ng kanser.

Ang diskarte na ito ay maaari ring tumulong sa 25 milyon sa 30 milyong Amerikano na mayroong isa sa higit sa 6, 800 bihirang sakit.

"Ang pag-edit ng gene ay isang napakalakas na pagpipilian para sa mga taong may bihirang sakit," sabi ni Hochstrasser. "Maaari mong theoretically gawin ang isang bahagi ko klinikal na pagsubok sa lahat ng mga tao sa mundo na may isang tiyak na [bihirang] kondisyon at pagalingin ang lahat ng ito kung ito ay nagtrabaho. "

Ang mga bihirang sakit ay nakakaapekto sa mas kaunti sa 200, 000 katao sa Estados Unidos sa anumang oras, na nangangahulugang may mas kaunting insentibo para sa mga pharmaceutical company na bumuo ng mga paggamot.

Ang mga hindi pangkaraniwang sakit na ito ay kinabibilangan ng cystic fibrosis, Huntington's disease, muscular dystrophies, at ilang uri ng kanser.

Noong nakaraang taon, ang mga mananaliksik sa University of California Berkeley ay gumawa ng progreso sa pagbuo ng isang ex vivo therapy - kung saan ka kumuha ng mga selula mula sa isang tao, baguhin ang mga ito, at ibalik ito sa katawan.

Ang paggamot na ito ay para sa sickle cell disease. Sa ganitong kalagayan, ang isang genetic mutation ay nagiging sanhi ng mga molekula ng hemoglobin na magkakasama, na nagbabago ng mga pulang selula ng dugo. Ito ay maaaring humantong sa mga blockages sa mga vessels ng dugo, anemia, sakit, at pagkabigo ng organ.

Ang mga mananaliksik ay gumagamit ng CRISPR-Cas9 sa genetically engineer stem cells upang ayusin ang karit sa sakit na mutation ng cell. Pagkatapos ay iniksiyon nila ang mga selula na ito sa mga daga.

Ang mga stem cell ay lumipat sa utak ng buto at naging malusog na pulang selula ng dugo. Makalipas ang apat na buwan, ang mga selulang ito ay maaari pa ring matagpuan sa dugo ng mga daga.

Ito ay hindi isang lunas para sa sakit, dahil ang katawan ay magpapatuloy na gumawa ng mga pulang selula ng dugo na may mutation ng sakit sa karam cell.

Ngunit ang mga mananaliksik ay nag-iisip na kung ang sapat na malusog na mga stem cell ay may ugat sa utak ng buto, maaari itong mabawasan ang kalubhaan ng mga sintomas ng sakit.

Karagdagang trabaho ay kinakailangan bago mapapatunayan ng mga mananaliksik ang paggamot na ito sa mga tao.

Isang pangkat ng mga Tsinong mananaliksik ang gumamit ng katulad na pamamaraan noong nakaraang taon upang tratuhin ang mga tao ng isang agresibong anyo ng kanser sa baga - ang unang klinikal na pagsubok ng uri nito.

Sa pagsubok na ito, binago ng mga mananaliksik ang mga immune cell ng mga pasyente upang hindi paganahin ang isang gene na kasangkot sa pagtigil sa pagtugon ng immune ng cell.

Umaasa ang mga mananaliksik na, sa sandaling mag-inject sa katawan, ang mga genetically edit na mga immune cell ay sasalakay ng mas malakas na pag-atake laban sa mga selula ng kanser.

Ang mga uri ng therapies ay maaari ring magtrabaho para sa iba pang mga sakit sa dugo, kanser, o mga problema sa immune.

Ngunit ang ilang mga sakit ay magiging mas mahirap upang gamutin sa ganitong paraan.

"Kung mayroon kang isang disorder ng utak, halimbawa, hindi mo maaaring alisin ang utak ng isang tao, gawin ang pag-edit ng gene at pagkatapos ay ilagay ito pabalik," sabi ni Hochstrasser. "Kaya kailangan nating malaman kung paano makakuha ng mga reagent na ito sa mga lugar na kailangan nila upang maging sa katawan. "

Pag-iwas sa sakit ng tao nang di-tuwirang

Hindi lahat ng sakit ng tao ay sanhi ng mutasyon sa aming genome.

Ang mga sakit na dala ng vector tulad ng malarya, dilaw na lagnat, dengue fever, at sleeping sickness ay pumatay ng higit sa 1 milyong tao sa buong mundo sa bawat taon.

Marami sa mga sakit na ito ay ipinapadala ng lamok, ngunit din sa pamamagitan ng mga ticks, lilipad, fleas, at freshwater snails.

Mga siyentipiko ay nagtatrabaho sa mga paraan upang gamitin ang pag-edit ng gene upang mabawasan ang toll ng mga sakit sa kalusugan ng mga tao sa buong mundo.

"Maaari naming mapupuksa ang malarya sa pamamagitan ng mga lamok sa engineering na hindi makapagpapadala ng parasito na nagdudulot ng malarya," sabi ni Hochstrasser. "Magagawa namin ito gamit ang pamamaraan ng CRISPR-Cas9 upang itulak ang katangiang ito sa buong populasyon ng lamok nang napakabilis. "

Gumagamit din ang mga mananaliksik ng CRISPR-Cas9 upang lumikha ng mga pagkain na" taga-disenyo ".

Ginamit kamakailan ni DuPont ang pag-edit ng gene upang makagawa ng bagong uri ng waxy corn na naglalaman ng mas mataas na halaga ng almirol, na ginagamit sa pagkain at industriya.

Ang mga nabagong pananim ay maaari ring makatulong na mabawasan ang mga pagkamatay dahil sa malnutrisyon, na responsable para sa halos kalahati ng lahat ng pagkamatay sa buong mundo sa mga bata sa ilalim ng 5.

Maaaring gamitin ng mga siyentipiko ang CRISPR-Cas9 upang lumikha ng mga bagong uri ng pagkain na pest-resistant, tagtuyot-lumalaban, o naglalaman ng mas maraming micronutrients.

Ang isang benepisyo ng CRISPR-Cas9, kumpara sa mga tradisyunal na pamamaraan ng pag-aanak ng halaman, ay nagbibigay-daan sa mga siyentipiko na magsingit ng isang gene mula sa isang kaugnay na mabangis na halaman sa iba't ibang uri, na walang iba pang mga hindi nais na katangian.

Ang pag-edit ng gene sa agrikultura ay maaaring lumipat nang mas mabilis kaysa sa pananaliksik sa mga tao dahil hindi na kailangan ang mga taon ng mga pagsubok sa klinika ng lab, hayop, at tao.

"Kahit na ang mga halaman ay dahan-dahang lumalaki," sabi ni Hochstrasser, "mas mabilis na makakuha ng [genetically engineered na mga halaman] sa mundo kaysa sa paggawa ng klinikal na pagsubok sa mga tao. "

Kaligtasan at etikal na alalahanin

CRISPR-Cas9 ay isang napakalakas na tool, ngunit ito rin ay nagpapataas ng ilang mga alalahanin.

"Maraming talakayan sa ngayon ang tungkol sa kung paano pinakamahusay na makita ang tinatawag na 'off-target na mga epekto,'" sabi ni Hochstrasser. "Ito ang nangyayari kapag ang [Cas9] protina ay nagbabawas sa isang lugar na katulad ng kung saan mo nais itong i-cut. "

Maaaring humantong ang mga off-target na pagbawas sa mga hindi inaasahang mga problema sa genetic na sanhi ng isang embryo na mamatay.Ang pag-edit sa maling gene ay maaari ring lumikha ng isang ganap na bagong genetic disease na mapasa sa mga susunod na henerasyon.

Kahit na ang paggamit ng CRISPR-Cas9 upang baguhin ang mga lamok at iba pang mga insekto ay nagtataas ng mga alalahanin sa kaligtasan - tulad ng nangyayari kapag gumawa ka ng malalaking pagbabago sa isang ecosystem o isang katangian sa isang populasyon na hindi makontrol.

Mayroon ding mga etikal na isyu na may kasamang pagbabago ng mga embryo ng tao.

Gagawin kaya ng CRISPR-Cas9 na alisin ang mundo ng sakit?

Walang alinlangan na ito ay gumawa ng isang may kalakihan dent sa maraming mga sakit, ngunit ito ay malamang na hindi pagalingin ang lahat ng mga ito sa anumang oras sa lalong madaling panahon.

Mayroon kaming mga tool para sa pag-iwas sa mga sakit sa genetiko - tulad ng maagang pag-screen ng genetiko ng mga fetus at mga embryo - ngunit hindi ito ginagamit sa lahat ng dako.

"Hindi pa rin namin maiiwasan ang tonelada ng mga sakit sa genetiko, sapagkat ang maraming tao ay hindi alam na sila ay may mga mutasyon na maaaring minana," sabi ni Hochstrasser.

Ang ilang mga genetic mutations din mangyari spontaneously. Ito ang kaso ng maraming mga kanser na nagreresulta mula sa mga kadahilanan sa kapaligiran tulad ng UV rays, usok ng tabako, at ilang mga kemikal.

Gumagawa din ang mga tao ng mga pagpipilian na nagpapataas ng kanilang panganib ng sakit sa puso, stroke, labis na katabaan, at diyabetis.

Kaya't maliban kung ang mga siyentipiko ay maaaring gumamit ng CRISPR-Cas9 upang makahanap ng paggamot para sa mga sakit sa pamumuhay - o genetically engineer ang mga tao na huminto sa paninigarilyo at magsimula sa pagbibisikleta upang magtrabaho - ang mga karamdaman na ito ay magtatagal sa lipunan ng tao.

"Ang mga bagay na tulad nito ay palaging kailangan na tratuhin," sabi ni Hochstrasser. "Sa palagay ko ay makatotohanang isipin na maiiwasan natin ang bawat sakit na nangyayari sa isang tao. "