От мельчайшего одноклеточного организма до крупнейших существ на земле каждое живое существо определяется его генами. Днк внутри клеток служат для них своего родом руководством. Четыре основных блока называемых основаниями соединяются между собой в определённые последовательности, которые указывают клетке как себя вести. Но благодаря достижениям в области редактирования генов учёным под силу изменить фундаментальные особенности организмов за довольно короткие сроки.CRISPR является новым направлением науки, а также самым быстрым, простым и дешёвым инструментом редактирования генов. Но как появилось это чудо медицины? Как оно работает? И на что способно?
(четыре основания: Цитозин, Гуанин, Аденин, Урацил или же C,G,A,U)
Удивительно, но CRISPR это естественный процесс который всегда функционировал как антибактериальная иммунная система. Естественный CRISPR , обнаруженный сначала как защитник одноклеточных бактерий от вирусов использует два основных компонента.
Первый - несколько коротких последовательностей ДНК называемых короткими палиндромными повторами, регулярно расположенных группами (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) или коротко: CRISPR .
Второй - cas белки, ассоциированные с CRISPR , которые разрезают днк как молекулярные ножницы.
Когда вирус вторгается в бактерию, белки cas отрезают сегмент вирусной днк. Сделав тем самым химический снимок инфекции.
Эта молекула выполняет множество функций в наших клетках, но в случае с CRISPR - РНК связывается со специальным белком Cas9, получившиеся комплексы действуют как разведчики, имеющие доступ ко всем днк цепочкам в клетке. Они ищут совпадения с носимым внутри себя фрагментом, и если находят его - рубят сканируемую цепочку пополам, тем самым выключая её.
Такой защитный механизм есть у большинства бактерий. Но в 2012 году учёные выяснили как захватить CRISPR чтобы нацелить его не только на вирусную ДНК, но и на любую ДНК, в любых органах и практически в любом организме. Применяя её правильно эта структура становится точным инструментом редактирования генов.
Как это работает в лаборатории?
Ученые меняют определённую РНК соответственную тому гену, которые они хотят изменить, и прикрепляют её к Cas9. Затем Cas9 вводят в организм и эта структура ищет нужный фрагмент цепочки ДНК, а затем режет её. Это главная мощь CRISPR .
Просто внедряя внутрь организма белки Cas9 с разными фрагментами ДНК можно творить с организмом всё что угодно. Грубо говоря - если в организме найти ген, который заставляет организм стареть и вырезать его, фактически можно будет жить вечно. Когда цепочка будет разрезана, клетка попытается её восстановить, обычно специальные белки нуклеазы связываются с обрезанными концами ДНК и соединяют их обратно. Но этот процесс называют негомологичным соединением концов и может привести к ошибкам, как и к хорошим так и к плохим. Обычно такие гены непригодны и выключены.
Однако есть возможность вставить нужный фрагмент в образовавшийся разрыв. Таким образом внутри человека можно вставлять абсолютно любые гены.
Способность CRISPR исправлять ошибки ДНК означает, что она может использоваться в лечении различных заболеваний, связанных с конкретными генетическими ошибками. Поскольку эта технология не ограничена людьми, возможности практически бесконечны.
Редактировать можно не только взрослые организмы, но и яйцеклетки, а это значит что можно вырастить абсолютно любой организм, который только можно себе представить. Вообще любой. Проблема заключается лишь в том, что человек вряд ли сможет заменить определённые гены и получить абсолютно функционирующее новое существо. Я думаю в будущем этим будет заниматься ИИ, моделирую организмы на клеточном уровне. Что думаете на этот счёт? Через сколько лет человек сможет выводить новые виды организмов и сможет ли вообще?