استعراض

في الآونة الأخيرة، وجامعة تكساس في أوستن العلماء باستخدام تقنية التحرير الجينات في علاج تهدد الحياة من الأمراض الخطيرة مثل السرطان والإيدز والجوانب رقص هنتنغتون، اتخذت خطوة حاسمة. أنها وضعت التكنولوجيا الجديدة يمكن التحقق من الاستخدام الواسع النطاق الحالي للأدوات تحرير الجين كريسبر التحرير الخطأ.

الكلمة

رقاقة الجينات والصحة

خلفية

ربما، كثير من الناس يتطلعون إلى السمنة، والصلع، وغيرها من الأمراض التي تؤثر على صورة يختفي، والسرطان، والإيدز، والتهاب الكبد B وغيرها من "مرض عضال" يشفيهم من مرضهم. وهذا ممكن؟ كل ذلك يبدو قليلا مثل الخيال العلمي. ومع ذلك، من المتوقع أن جعل هذا حقيقة واقعة في التكنولوجيا الحيوية المتطورة، فمن التكنولوجيا التحرير الجين.

الجينات تحرير التقنيات، كما يوحي الاسم، ويشير إلى الجين المستهدف، "تحرير" والذي ينفذ للجزء معين الجينات حذف، إدراج أو عملية الاستبدال. ومن المتوقع أن يتم تطهيرها من فيروس نقص المناعة البشرية من جينوم الخلية، والعلاج الأساسية من الإيدز هذه التكنولوجيا. وبالمثل، ومن المتوقع أيضا أن يتم تعديلها بواسطة الجينات الخطأ لعلاج أمراض بسبب العوامل البيئية والوراثية التي تسبب مرض السرطان، والسمنة، وهلم جرا.

تقنيات تحرير الجينات أكثر نموذجية هي ZFN (nucleases الزنك الاصبع) وتسلسل محدد التكنولوجيا نوكلياز TALEN (النسخ المنشط مثل nucleases المستجيب) ممثلة.

(المصدر: ويكيبيديا)

وهناك أيضا أكثر كفاءة، والتحرير بسيط من تكنولوجيا الجينات، هو كريسبر (مجمع interspaced بانتظام يكرر المتناوب قصيرة)، وتسمى أيضا متباعدة يكرر المتناوب قصيرة القانون مجموعات. بعبارات بسيطة، بل هو محرر الجيني يستخدم لمحاربة الفيروسات البكتيرية، وحماية أنظمتها. عندما غزو الفيروس سوف تدمج جيناتها إلى بكتيريا، الخلايا البكتيرية استخدام خدمات النسخ الجينية، واستخدام نظام كريسبر البكتيرية، ويمكن إزالتها الجينات الفيروسية من الكروموسومات.

(المصدر: ويكيبيديا)

وفي وقت لاحق، وجد الباحثون أن تقنية تحرير الجينات، ليس فقط من أجل الخلايا البكتيرية، ويمكن أيضا أن تستخدم لإزالة أو إضافة أو تنشيط أو جينات تمنع الهدف من الكائنات الحية الأخرى. وتشمل هذه الجينات المستهدفة جينات ذبابة الفاكهة داخل الخلايا البشرية، والماوس، والزراعة.

الفن كريسبر بأنها "مقص الجزيئية"، فإن جزيء DNA يمكن أن يكون قطع. بعد ذلك، واستخدام هذا البشر في المختبر مقص الجزيئية "قطع" الحمض النووي، والحمض النووي بالحصول علي مفيدا، على الإنتاج الصناعي، أو تحسين الجينات.

(المصدر: جينا Luecke وديفيد ستيدمان / جامعة تكساس في أوستن)

في الوقت الحاضر، والعلماء وقد تم استخدام الجينات أدوات تحرير كريسبر، لتحرير الشفرة الوراثية للكائنات الحية كلها تقريبا. وفي الوقت نفسه، سوف كريسبر الجينات التكنولوجيا تحرير يكون لها تأثير كبير على صحة الإنسان. ووفقا للتقارير، أكثر من عشر تجارب سريرية بدأت كريسبر في الخلايا البشرية، على الرغم من أن هذا المخطط ليس مثاليا.

من الناحية النظرية، حافظة تحرير الجينات مثل الكثير من تصحيح الخطأ أدوات التوثيق التلقائي وظيفة، تصحيح الأخطاء وثيقة المتكررة. ومع ذلك، يتم استخدام الجينات لإيجاد وتحرير جزيء كريسبر - البروتينات، وأحيانا الجينات خاطئة، تماما مثل ميزة التصحيح التلقائي وتصحيح هجاء الكلمات تتحول إلى الأخطاء الإملائية. غير صحيح تحرير الجين يؤدي إلى مشاكل جديدة، مثل الخلايا السليمة الرائدة لتصبح سرطانية.

ابتكار

واستجابة لهذه المشاكل، وضعت حديثة بجامعة تكساس في أوستن العلماء تقنية جديدة، وأنها قادرة على التحقق من الاستخدام الواسع النطاق الحالي للأدوات تحرير الجين كريسبر التحرير الخطأ. الدراسة، التي نشرت في دورية "الخلية".

هذه الطريقة الجديدة يمكن ان تكون جزيئات اختبار سريع كريسبر الجينوم البشري لتوقع الحالة التي الحمض النووي تفتيت بخلاف التفاعل الهدف. وقال الباحثون يمثل النهج الجديد خطوة في مبدع، وسوف يساعد الأطباء على العلاج الجيني تطبيقها على مريض على حدة، لضمان سلامة وفعالية. أستاذ مساعد في جامعة تكساس في أوستن العلوم البيولوجية الجزيئية، الباحث الرئيسي قال ايليا فنكلستين المشروع:

"أنت والجينات بلدي ترميز ما يقرب من مليون موقع مختلفة لأن التنوع الجيني للتحرير الجينوم البشري هو دائما العلاج المخصصة."

تكنولوجيا

نهج الباحثين DIY لتطوير المعدات والبرمجيات، واستخدام وتطوير التكنولوجيا مختبر القائمة CHAMP (رقاقة تهجين تقارب رسم الخرائط منصة) "رقاقة التهجين خريطة تقارب منصة". هذا الاختبار هو جوهر معيار الجيل القادم من شرائح تسلسل الجينوم، التي استخدمت على نطاق واسع في مجال البحوث والطب.

يوضح الشكل التالي تطور التكنولوجيات الجديدة مثل فنكلستين، للكشف عن التفاعل بين جزء DNA والهدف خارج كريسبر. ومن شريحة القياسية التسلسل الجيني (المعروف أيضا باسم "خلية تدفق")، المصنعة من قبل البورشيد.

(المصدر: ويكيميديا المستخدم Bainscou)

يقع هذا الرقم على سطح الخلية تدفق الجيل القادم التسلسل fluorescently المسمى صورة DNA. الحصول على الصور من نوع منظور TIRF المجهر، وCHAMP. وصف CHAMP هو إطار جديد للالإنتاجية العالية، والتحليل الكمي من DNA والبروتين، والتفاعل بين الاصطناعية والحمض النووي الجيني لل.

(المصدر: ستيفن جونز K. Jr./Univ تكساس في أوستن).

اثنين من العوامل الرئيسية الأخرى هي: قاعدة لوضع رقاقة تحت المجهر الطباعة 3D، والبرمجيات مفتوحة المصدر لنتائج التحليل. المصدر المفتوح لصالح غيرهم من الباحثين في التجارب ذات الصلة في كريسبر بسهولة نسخ التكنولوجيا.

قيمة

وقال جامعة زميل بعد الدكتوراه تكساس في أوستن، واحدة من الكتاب البارزين في ورقة ستيفن جونز:

"إذا كنا نريد أن تبني كريسبر تعزيز صحة الإنسان، ونحن بحاجة للتأكد من لتقليل الأضرار الجانبية، أظهرت هذه الدراسة وسيلة".

وقال أستاذ العلوم الحيوية الجزيئية في أوستن، جامعة تكساس، نائب رئيس مختبر الأبحاث التطبيقية، والمؤلف المشارك لأندي إلينغتون، وهذه التكنولوجيا يوضح أيضا آثار التكنولوجيا الجديدة يمكن التنبؤ بها. وقال إلينغتون:

"اختراع يستخدم الجيل القادم التكنولوجيا تسلسل الجينوم لقراءة الجينات، لكننا الآن هذه التقنية خطوة أخرى إلى الأمام، مما يسمح لنا لوصف كيفية كريسبر والجين التفاعلات. المبدعين، مثل إيليا، اخترع التكنولوجيا وتوسيعه ليشمل مجالات جديدة ".

قد هذا البحث أيضا يتوقع مساعدة الباحثين، ماذا سيكون محددا شظايا كريسبر DNA والتفاعل، حتى في الاختبار الجيني الفعلي من قبل، لأنهم وجدوا كريسبر تحديد جزيء الهدف من القواعد غير المعلنة. على سبيل المثال، وجدوا أن كريسبر اختبارها، المعروف أيضا باسم "كاسكيد"، للحرف الثالث في تسلسل الحمض النووي للاهتمام هو أصغر من الرسائل الأخرى. وقال جونز:

وقال "اذا العثور على كلمة" قميص "، فمن الممكن العثور على 'قصيرة'، وهذا قد تكون هناك مشكلة."

هذا يبدو انتهاكا القليل من الإدراك، ولكن مفيدة جدا. المستمدة كريسبر من نظام الدفاع الطبيعي البكتيريا لمنع انتشار السريع للفيروسات الغازية. دفاع جيد يمكن أن يرى تغييرات صغيرة في الجين ترميز الفيروس.

فهم أفضل لهذه القواعد سوف تساعد على تطوير نماذج حاسوبية أفضل استخدامها للتنبؤ جزيئات محددة كريسبر التي قد تتفاعل مع جزء الحمض النووي، وسيوفر على تطوير شخصية وقت العلاج الجيني والمال.

المواد المرجعية

[1] https://news.utexas.edu/2017/06/29/safer-gene-editing-therapy-using-crispr

[2]

الحاجة إلى مواصلة مناقشة تبادل الأصدقاء، يرجى الاتصال بالمؤلف مباشرة إلكتروني الصغير: JohnZh1984، أو القناة الصغيرة عدد القلق العام: IntelligentThings.