Віруси бактеріофагів, що вражають бактеріальні клітини, Бактеріальні віруси. від www.shutterstock.com

Сьогодні наукове співтовариство вражене перспективою редагування генів для створення "Дизайнерські" люди. Редагування генів може мати більші наслідки, ніж зміна клімату, або навіть наслідки вивільнення енергії атома.

CRISPR - скорочення від Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Це імунна система, яку розробили бактерії, щоб захистити себе від інфекцій бактеріофагами - найпоширенішою формою життя на планеті.

Менший за будь-яку відому форму життя

Бактеріофаги були відкриті в Парижі Фелікс д'Ерель в Інститут Пастера у 1917 р. Він вивчав підмножину пацієнтів, які спонтанно одужували від дизентерії. Д'Ерель припустив, що антимікроб, менший за будь-яку відому форму життя, вбив бактерії у заражених пацієнтів. Він безперечно продемонстрував існування цієї нової форми життя і назвав їх бактеріофагами: вірусами, які атакують бактерії.

Бактеріофаг інтенсивно вивчався: його краса було виявлено за допомогою електронного мікроскопа і її геном була першою секвенсованою формою життя.

Відповідь на атаку бактеріофагів

У 2007 році Родольф Барангу і Філіпп Горват з харчової компанії Danisco співпрацювали із Сільвеном Моно з Університету Лаваль для вирішення давньої проблеми у виробництві йогуртів. Вони запитали: Чому бактерії, необхідні для виробництва йогурту та сиру, були сприйнятливі до нападу бактеріофагів, і як це можна запобігти?

Баррангу, Горват і Муно зробили дивовижне відкриття що бактерії насправді мали імунну систему.

CRISPR: Придбані бактеріальні імунні системи.

{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}

Після початкової атаки бактеріофагів невелика кількість бактерій, що вижили, розпізнає ДНК нових атакуючих бактеріофагів. Тоді вижилі бактерії зможуть реагувати на імунну відповідь, що веде до загибелі бактеріофагів. Бактерії, які пережили атаку фага, вбудовували б фрагмент ДНК бактеріофагів у свій бактеріальний геном, щоб служити «пам'яттю» про інфекцію.

Ціль і розрив

Тоді Баррангу, Горват і Муно відкритий як були ліквідовані вторгнення бактеріофагів. Після розпізнавання нещодавно вторгнення бактеріофага, бактерії націляться і розривають ДНК вторгнення бактеріофага.

Фонд пошуку Квебеку: CRISPR-Cas9: Lorigine de la decouverte | Сільвен Моно.

{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}

Біологи Дженніфер Дудна та Еммануель Шарпентьє виявили далі що "направляє" еволюціонувала в бактеріальній імунній системі. Будь-який бактеріофаг, чия ДНК відповідала набутому фрагменту пам’яті від попередньої інфекції, буде розпізнаний та розірваний за допомогою “керованого” механізму елімінації. Бактеріальна імунна система, що охоплює фрагменти пам'яті ДНК бактеріофагів, та механізм бактеріальної відповіді відомі як система CRISPR-Cas9.

Комерційна експлуатація наступного відкриття. Дудна, Шарпентьє та інші визнали, що цю нову біологічну систему можна використовувати для редагування генів у будь-якій формі життя.

 Bozeman Science: Що таке CRISPR?

{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}

Система CRISPR-Cas9 - не перша система редагування генів, яку вдалося виявити. Покійний біохімік Майкл Сміт, перебуваючи в Університеті Британської Колумбії, був удостоєний Нобелівської премії в 1993 році за відкриття хімічного засобу редагування генів із застосуванням, що стосується раку та інших захворювань.

UBC Science: Спадщина доктора Майкла Сміта.

{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}

Бактеріофаги як потенційне рішення

Д'Ерель зауважив, що той самий бактеріофаг, виділений від хворих, що одужують від дизентерії, може бути використаний для захисту кролів від іншої летальної інфекції. До відкриття антибіотиків відкриття д'Ереля надихнуло Сінклер Льюїс показати терапію бактеріофагами людей у ​​своєму Роман, удостоєний Пулітцерівської премії Arrowsmith.

Один з найбільші колекції бактеріофагів у всьому світі знаходиться в Університеті Лаваля. Куратором є Сільвен Моно, а колекція названа на честь Фелікса д'Ереля.

Зараз сподіваємось, що терапія бактеріофагами може розглядатися як потенційне рішення антибіотикорезистентність. Однак будь-які очікування щодо фаготерапії зменшуються внаслідок поточної експлуатації комерційні вигоди системи CRISPR-Cas9.

Сьогодні Наслідки відкриття скриньки Пандори на нас чекає. Застосування системи CRISPR-Cas9 для генерування дизайнерських людей за допомогою редагування гена зародкової лінії зібраних людських яєць створить постійні зміни, які триватимуть протягом наступних поколінь, і побоювання щодо цих дій можуть бути порівнянними з наслідки ядерної війни та зміни клімату.

Але існують і інші потенційні додатки CRISPR-Cas9, що не містять зародків, такі як редагування генів хвороби. Це нещодавно було успішно здійснено для м’язова дистрофія у собак. Подібно до міфу про «Пандорову скриньку», песимізм щодо редагування генів «зародкової лінії» може бути компенсований надією на майбутню користь для людства.

{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}

про автора

Джон Бержерон, заслужений професор Роберта Рефорда і професор медицини в Макгіллі, Університет Макгілла. Джон Бержерон із вдячністю визнає Кетлін Діксон співавтором.

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon