CRISPR spiegò: i forbici più putenti di u mondu

U mondu di a genetica hè statu ugualmente prumessa è cuntruversia da a so entrata in u zeitgeist publicu in u XXu seculu. L'ingegneria genetica, in particulari, hè stata cusì impastata in a seduzione è l'inquietu da esse cunsideratu magia negra da alcuni. Individui prominenti di menti altrimenti sani spessu dichjaranu l'alterazione intenzionale di l'ADN, in particulare l'ADN umanu, cum'è eticamente ersatz. 

L'omu anu utilizatu l'ingenieria genetica per millennii

Tali cundannazione di manta riflette un mondu chì ùn esiste micca per millennii. L'esempiu più evidenti hè l'alimentariu, in particulare di a varietà OGM. Quelli massicci, vibranti, succulenti pomi Red Delicious chì volanu da i scaffali di l'alimentazione sò una aberrazione cumparatu cù i so antenati pre-umani.

Incruciate variità specifiche di pomi, l'omu anu sappiutu di propagazione di i geni chì anu purtatu à i fenotipi preferiti (manifestazioni fisiche). A più impurtante, a selezzione di versioni resistenti à a seca di staples cum'è u granu è u risu hà salvatu assai una grande civilizazione da u colapsu induvatu da a fame. 

L'animali domestici furniscenu un cuntrastu ancu più chjaru. I lupi sò feroci, predatori territuriali. Sò finu à 180 liri di terrore puru cù quale pochi umani puderanu megliu in un duellu. Teacup Pomeranians, per cuntrastu, pisanu ottu liri bagnati, è ogni umanu chì perde una lotta à unu ùn hè micca degnu di passà u so materiale geneticu.

Chì unu di i cacciatori più capaci di u mondu hè statu ridutta à una fluffball respirante hè un tistimunianza di l'amore di l'umanità sana cù l'alterazione intenzionale di l'ADN. I tratti cumuni chì a società selezziunate trà l'animali includenu docilità, ubbidienza, forza è, sicuru, gustosa. 

Eppuru, hè l'idea di l'alterazione di l'ADN umanu chì lascia veramente mandibule è mutandine in mazzi. L'ideali elevati di u muvimentu eugeneticu di l'America furnì un rifugiu sicuru per l'advocacy di a supremazia razziale, chì s'hè mudificatu è hà righjuntu un climax terribili in u Terzu Reich. 

In ogni casu, u cultivamentu propiu di i geni desiderati hè cumunu in a sucità liberale. L'esempiu più evidenti hè l'abortu, chì hè legale in a maiò parte di e società occidentali. Hè impussibile argumentà chì l'omu ùn anu micca preferenza per certi genomi in un mondu induve circa u novanta per centu di i feti cù u sindromu di Down sò abortiti.

In i Stati Uniti, i tribunali anu cunsideratu chì l'abortu geneticu hè un dirittu custituziunale: i medichi chì si nascondenu chì mostranu disordini genetichi trà i feti, teme chì a mamma avortarà, sò stati sanzionati.

Alterendu intenzionalmente l'ADN d'un individuu ùn hè micca listessa cosa chì facilità certi geni in u cursu di parechje generazioni. Ancu i prucessi una volta radicali di creazione di OGM (organismi geneticamente modificati) permettenu solu di inserisce geni esistenti in altre spezie invece di cuncepimentu di novi. In ogni casu, hè chjaru chì l'omu prefessu certi geni à l'altri è piglià misure drastiche per fà questi geni più cumuni. U primu offre solu un modu più veloce è più precisu di rializà i scopi di l'ultimi. 

Un metudu di alterazione sapiente di u materiale geneticu hà longu evadutu l'umanità per via di l'intensa cumplessità di e reazzioni biochimiche chì circundanu l'ADN, è ancu di a mischia gamma di strumenti chì sò efficaci à una scala microscòpica cusì. In particulare, un metudu di taglià l'ADN in locu precisi in modu chì i picculi segmenti ponu esse rimpiazzati hè statu elusivo.

Un scupertu 2015 hà cambiatu tuttu questu; sta scuperta permette avà à l'omu di scaccià sta insufficienza di longa durata. Un mondu di pussibulità aspetta è u putenziale per un riordinu à grande scala di i nostri corpi, u nostru circondu è ancu e nostre ecunumie hè in ponte. 

CRISPR: I forbici più putenti di a storia

(Nota: se pudete chjamà tutti l'organuli maiò di una cellula è più di trè tippi di RNA da a cima di a testa, probabilmente truverete a seguente spiegazione simplificata. Se tenete una cunniscenza basica di ciò chì DNA è RNA sò, Questa serà una spiegazione di Riccioli d'Oro. Se ùn sapete micca ciò chì hè l'RNA, pensate à questu cum'è u fratellu maiò di l'ADN chì, quantunque, hè finitu cum'è u zitellu di l'ADN.) 

Stu scontru và da u nome di CRISPR/CAS9, di solitu accurtata à solu CRISPR. Stu metudu innovativu, pronunzianu cum'è in "Vogliu chì u mo brindisi sia più croccante", hè l'abbreviazione di Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Ci pare una bocca? Hè. Succhiala. Cusì eranu "e Teorie di a Relatività Generale è Speciale" è ancu "l'acidu Desoxyribonucleic". I scuperte piazze sò spessu nomi longu; purtendu pantaloni di picciottu / grande ragazza hè cunsigliatu quandu si tratta di tecnulugia futuristica.

Ancu se l'ADN alteratu hè artificiale, i dui cumpunenti di CRISPR sò naturali. In u so core, prufitta di u sistema immune chì sustene tutte e cellule viventi. Cunsiderate questu: u sistema immune hè estremamente cumplessu, in particulare quellu di l'essere umanu, ma 99% di u tempu, un virus unicu ùn hè micca capaci di infettà a stessa persona in duie occasioni diverse.

Questu hè chì i filamenti di DNA virali sò almacenati è "ricurdati" in e cellule dopu u primu scontru. In u XXu seculu, i scientisti anu scupertu chì certe forme di battìri sò incruciate questi frammenti di DNA trà i filamenti brevi è ripetitivi di coppie di basi chì sò ancu palindromichi: i CRISPR. E parte di u virus sò avà incrustate in permanenza in u genoma di i batteri. È avete pensatu chì erate bravu à mantene una rancore. 

Immaginate un bacteriophage (un virus chì mira à i batteri in uppusizione à l'organisimi multicellulari, cum'è l'omu) sgrossa Barry Bacteria ma ùn u uccide micca. Una settimana dopu, Phil u Phage torna per a Round 2. Ancu s'ellu Barry vede Phil chì l'arruppa, ùn pò micca mandà i globuli bianchi per andà à batte à Phil perchè ùn hà micca. U sistema immune bacteriale usa un approcciu differente.

Hè quì chì Cas9, l'altra mità di u sistema CRISPR, entra in ghjocu. Cas9, chì significa a proteina 9 associata à CRISPR, scansa l'ADN straneru chì scontra è verifica s'ellu ci hè qualcosa di l'ADN virali chì hà almacenatu trà i CRISPR. S'ellu hè cusì, Cas9 triggers un endonuclease, canusciutu macari comu un enzyme ristrizzione, à taglià u bracciu di Phil, o pedi, o forsi ancu u so capu. Qualunque sia u segmentu, a perdita di una parte cusì grande di u so codice geneticu rende quasi sempre u virus incapace di eseguisce i so intenzioni predatori.

I sistemi immune umani vincenu battaglie contr'à i virus mandendu i più belli guerrieri microscòpichi di l'evoluzione per fà battaglia, dotati di descrizioni incredibilmente precise di l'aspettu è a tattica di u nemicu. L'approcciu bacteriale hè più simile à intercepte l'istruzzioni di un cumandante à i so suldati di pede. "Attack the Gates at Dawn", diventa "Attack the [BLANK] at [BLANK]", è l'incursione falla. 

Eventualmente, i scientisti anu scupertu chì quasi ogni urganismu viventi hà elementi di CRISPR è Cas9. Questu pò pare chocante, ma in realtà hè abbastanza triviale, postu chì ogni cosa vivente hè discendente da i batteri. In questi urganismi, i CRISPR sò assimilati à una biblioteca antica chì una cità ùn s'hè mai preoccupatu di sfondà, è Cas9 hè unu di l'enzimi di restrizzione menu impurtanti.

Tuttavia, sò quì, funzionanu, è u megliu di tuttu, si sò rivelati assai indiscriminati: i scientisti puderanu alimentarli di sezzioni di DNA chì ùn anu nunda à fà cù i virus, è CRISPR li arregistrava lealmente è Cas9 fece fedelmente incisioni. . Di colpu, avemu avutu i forbici di Diu in e nostre mani, è anu travagliatu nantu à quasi ogni tipu di DNA chì avemu pruvatu: alimentariu, animali, malatie è umanu. 

Ancu se u metudu hè popularizatu cum'è "CRISPR", hè a cumminazione di i dui CRISPR è Cas9 chì hè cusì assurdamente putente. Comu diciatu, ci sò una quantità di enzimi di restrizione scuperti prima, o forbici di DNA. Tuttavia, CRISPR hè u primu metudu chì l'omu hà sappiutu cuntrullà induve e forbici tagliate cù un altu gradu di precisione. 

Essenzialmente, i CRISPR sò segmenti brevi di DNA chì servenu cum'è marcati, o cum'è dui segni chì dicenu "Comincia à cutà quì" è "Stop cutting here". Cas9 hè una proteina chì pò leghje CRISPR è libera una enzima per cutà in i dui spazii marcati da i marcati.

Chì pò fà CRISPR?

Caru, chì pò micca CRISPR fà? Ci hè duie categurie principali di applicazioni per a tecnulugia: u materiale geneticu cattivu chì si trova in u cancer pò esse rimpiazzatu cù una sequenza di DNA curretta per eliminà e mutazioni dannosi, è pò esse appiicata per migliurà certi aspetti fenotipichi.

CRISPR hè eccitante perchè hè appena un zitellu in età è ancu hà digià saltatu da u laboratoriu à a clinica. L'autori di un studiu 2015 apparsu in Escursioni anu pussutu accise 48% di u materiale geneticu di HIV da cellule affette da HIV usando CRISPR. Tuttavia, quandu si tratta di cancru, CRISPR hà digià fattu u saltu da a piastra di Petri à l'omu : in ghjugnu, u NIH appruvatu u primu studiu di cellule T ingegneriate attraversu CRISPR.

U prucessu si concentra nantu à a prevenzione di a recurrenza di u cancer. Cum'è qualchissia cù l'amichi o a famiglia chì anu battutu u cancer (chì, sfurtunatamenti, hè a maiò parte di a ghjente) sà, esse dichjaratu senza cancru ùn hè micca equivalente à esse guaritu. Per i prossimi cinque à deci anni, ùn ci hè più scelta ma aspittà è vede s'ellu qualchì minutu di sacchetti di cancru scappatu di trattamentu è aspittendu una chance di ricresce. I CRISPR T-cells anu inseritu DNA cancerosu in u so genoma, dendu l'equivalente di l'occhiali di ipervisione cù quale cercà l'imperatore di tutte e malatie.

L'HIV è u cancer sò dui di i Goliaths più formidabili di a medicina patologica. Eppuru, paragunà CRISPR à David hè una metàfora insufficiente. David era almenu un adultu, mentre chì CRISPR hè appena un zitellu, è questu zitellu hè digià spartu in gol contr'à questi nemici più persistenti di l'umanità.

Di sicuru, a maiò parte di l'omu ùn passanu micca a so vita in constantemente tra l'HIV è u cancer. E malatie più cumuni cù assai menu cumplessità, cum'è i friddi è a gripe, saranu più facilmente sottumessi à e cellule T in steroidi croccanti.

Taglià u DNA cattivu hè bonu, ma hè in a riparazione di DNA difettu chì u putenziale di CRISPR si trova veramente. Una volta chì l'ADN hè tagliatu in u locu ghjustu, è a sezione mutata sguassata, diventa abbastanza simplice di utilizà l'ADN polimerasi per fusione l'ADN currettu.

L'afflizzioni genetica più cumuni in i Stati Uniti sò emocromatosi (troppu ferru in u sangue), fibrosi cistica, a malatia di Huntington è u sindromu di Down. A correzione di i segmenti di DNA chì causanu a malatia puderia prevene quantità massive di soffrenza umana. Inoltre, i benefici ecunomichi seranu magnifichi: i cunsirvatori fiscali si dilettanu à salvà i $ 83 milioni chì u NIH spende annu in a fibrosi cistica solu; i liberali anu avutu l'uppurtunità di riinvestisce sti somme in l'assistenza suciale.

Per quelli chì trovanu Down Statistiche di l'abortu di u sindromu disturbanti, e mudificazioni di CRISPR puderianu esse un cumprumissu adattatu, salvenendu a vita di u fetu mentre priservendu u dirittu di a mamma di ùn dà nascita à un zitellu severamente disabilitatu.

U mondu biotecnologicu hè digià rivettatu da CRISPR. A sola industria di l'alimentariu OGM vale digià miliardi di dollari à l'annu cù metudi chì sò abbastanza grossi cumparatu cù CRISPR. L'imprese OGM cum'è Monsanto anu migliuratu una miriade di cibi inserindu geni interi chì prumove a rusticità, a dimensione è a gustosa da altri alimenti.

Avà, a caccia di u gene scavenger hè finita, è l'imprese biotecnologiche ponu designà u genu perfettu per inserisce. Hè prubabilmente chì in i prossimi decennii, u Red Delicious duverà rinunzià a so supremazia à un pruduttu in i linii di l'Orgasmu Rossu o l'Esperienza Spirituale Rossa.

Implicazioni cummerciale è pulitiche

CRISPR hà ancu implicazioni disruptive è democratizzanti. L'edizione di geni in l'anni 2010 hè stata cum'è l'urdinatori in l'anni 1970. Esistinu, ma sò goffi è ridiculamente caru. Eppuru, u pruduttu hè cusì preziosu chì l'imprese abbastanza grande per permette di guadagnà un vantaghju di u mercatu massivu.

Hè per quessa chì e cumpagnie cum'è Monsanto anu pussutu acquistà quasi monopoli in u campu di l'OGM. CRISPR hà da fà à l'ingenieria genetica ciò chì l'urdinatori persunali facianu à u software in l'anni 1980; vale à dì, migliurà assai a tecnulugia, mentre chì rende cusì prezzu chì e piccule imprese è l'individui ponu prufittà di elli. Ch'ella sia un studiente di biologia, un biohacker amatoriale o un imprenditore start-up, pudete cumprà un kit CRISPR in Internet per uni pochi centinaie di dollari.

Dunque, CRISPR duveria rende i monachi biotech cum'è Monsanto assai nervosi. I milioni di persone chì volenu minà o cumpetenu a cumpagnia sò tutti stati datu un pugnale.

Certe persone s'opponenu à Monsanto perchè s'opponenu à l'OGM. Tali voci ùn sò micca datu assai credenza in a cumunità scientifica: l'OGM sò cunsiderate abbastanza sicuri, quasi tutti li manghjanu, è l'OGM resistenti à a seca / chì aumentanu a cugliera chì sustenevanu a "Rivoluzione Verde" in Africa è l'India in l'anni 1970 anu salvatu centinaie. di milioni di persone da a fame.

In ogni casu, assai individui pro-GMO s'opponenu à Monsanto per via di e so pratiche di cummerciale monopolistiche è tentativu di coercià i agricultori poveri à aduprà e so sementi. Prima di CRISPR, ci era pocu ch'elli pudianu fà, salvu ch'elli avianu un centu di milioni di dollari di riserva per lancià una start-up di ingegneria genetica. I so argumenti più raffinati tendenu à esse affucati da l'affullanza di "OGM farà cadere i vostri denti è dà à i vostri figlioli autismu", chì permette à Monsanto di delegittimà a so opposizione pittendu cum'è micca scientificu.

Avà, l'accessibilità relativa di CRISPR permetterà à l'OGM è u campu di l'ingegneria genetica esse ripresa da i demucratici, da i ghjovani, da a classe media, da quelli chì credenu chì a cumpetizione stretta trà l'imprese produce un prugressu più veloce è una ecunumia più sana. chè i monopoli ossificati.

Etica è altri prublemi

I prublemi etichi di l'ingegneria genetica sò potenzialmente massivi. A pussibilità di disignà un supervirus chì hà l'ins and outs di u sistema immune umanu trascrittu in u so genoma ùn pò micca esse licenziatu. Questa hè una prospettiva inquietante; avissi da invertisce u paradigma normale, è esse simili à un virus chì hè vaccinatu contr'à u sistema immune. "I zitelli di design" puderanu guidà à un resurgimentu di l'eugenetica è una corsa di l'armi umani in quale e civiltà sò chjusi in una lotta constante per creà i citadini più intelligenti è spietati.

Tuttavia, questi sò prublemi cù e capacità future di l'ingenieria genetica, micca cù e realità attuali di CRISPR. Per avà, nimu di i prublemi etichi principali ùn ponu esse realizati, soprattuttu per via di a nostra cunniscenza limitata di a nostra propria biologia. CRISPR significa chì se avemu avutu un pianu per creà u supervirus sopra citatu, probabilmente pudemu. Tuttavia, a nostra cunniscenza di u sistema immune hè troppu limitata per implementà un virus chì puderia aggirallu.

I preoccupiesi di i zitelli di designu sò ancu eccessivi. Prima di tuttu, a cunfusione di l'ingenieria genetica cù l'eugenetica hè periculosa è sbagliata. L'eugenia hè a scienza di l'immondizia. L'eugenetica si basa nantu à l'assunzioni falsificate chì i tratti cum'è l'intelligenza è a forza sò principalmente ereditarii, in uppusizione à u cunsensu mudernu sfumatu chì 1) sti tratti sò estremamente mal definiti, è 2) derivanu da una interazzione cumplessa di u genomu (micca solu uni pochi di geni individuali).

L'obsessione di a maiò parte di l'eugenicisti cù a promulgazione di a razza bianca mostra chì u muvimentu ùn hè più cà un tentativu di dà una vernice pseudoscientifica di legittimità à l'idee razziste vechje. Dopu tuttu, a "razza" bianca stessu hè una custruzzione suciale, in uppusizione à una realità biologica.

A più impurtante, l'eugeneisti anu sustinutu cunsistenti per a prumuzione di geni "puliti" per forza. In l'America di l'anni 1920, questu significava sterilizà tutti da l'infermi mentali à i promiscui sessuale, è in a Germania di l'anni 1940, significava l'esecuzione di milioni di innocenti. Malgradu chì u Terzu Reich hà eseguitu a maiò parte di i schizofreni diagnosticati, a Germania muderna ùn mostra micca deviazione in a prominenza di schizofrenia da i so vicini.

Dittu chistu, pittura ingegneri genetichi cum'è eugenici smears u bonu nome di i scientisti chì travaglianu per migliurà a quantità di tuttu l'omu, è ancu di dà à l'eugenici l'uppurtunità perfetta di fà una rimonta liendu si à l'invenzione più eccitante in a scienza avà. L'ingegneri CRISPR ùn sustene micca e teorie razziali crackpot, è volenu dà di più libertà, di più scelta cù quale campà a vostra vita.

Innò, CRISPR ùn porta micca à i genitori chì ingegnerianu l'omosessualità fora di i so zitelli. U "genu gay" hè una metafora maravigliosa per sprime l'idea chì l'omosessualità ùn hè micca una scelta. Tuttavia, cum'è una rapprisintazioni attuale di a realità, offre pocu. A sessualità umana hè una seria di cumpurtamenti cumplessi è intrecciati chì anu fundamenti genetichi è ambientali. U fattu chì i genitori omofobi ùn abortanu micca i zitelli chì dopu diventanu gay prova chì ùn ci hè micca un "genu gay" abbastanza simplice per CRISPR per pudè cambià à l'eterosessualità.

In listessu modu, u ragiunamentu daretu à u timore di una "esplosione di l'intelligenza di l'embriione" attraversu CRISPR hè difettu. L'intelligenza umana hè u gioiellu di a corona di a Terra, è possibbilmente di tuttu u sistema solare. Hè cusì cumplessu è inspirante chì un grande percentualità di l'omu crede chì l'urighjini sò supernaturali. L'ADN, una lingua di prugrammazione biologica, ùn codifica, ma in una manera chì hè attualmente assai oltre a nostra comprensione. Un mondu induve avemu capitu cumu cambià a nostra intelligenza per mezu di CRISPR seria un mondu induve sapemu rapprisintà l'intelligenza in lingua di prugrammazione.

Ricordendu chì l'ADN hè una lingua di prugrammazione ci dà una metàfora utile per capisce a distanza trà e capacità di CRISPR è quelli chì sò necessarii per implementà e paure di e persone nantu à l'ingegneria genetica. U corpu umanu hè un prugramma di computer scrittu in miliardi di linee di codice di basa di DNA.

CRISPR ci dà a capacità di cambià stu codice. Tuttavia, amparà à scrive ùn vi face micca un programatore espertu. Typing hè ovviamente un prerequisite per diventà un programatore espertu, ma à u mumentu chì un individuu hè ancu vicinu à a prufessione di prugrammazione, ellu hè longu passatu a scuperta di amparà à scrive.