A CRISPR kifejtette: a világ legerősebb ollója

A genetika világa egyformán ígéret és vita, mióta a 20. században bekerült a közvélemény életébe. Különösen a géntechnológia annyira belemerült a csábításba és a nyugtalanságba, hogy egyesek fekete mágiának tekintik. Az egyébként józan gondolkodású prominens egyének gyakran etikailag erszatznak nyilvánítják a DNS, különösen az emberi DNS szándékos megváltoztatását. 

Az emberek évezredek óta alkalmazzák a géntechnológiát

Az ilyen általános elítélések olyan világot tükröznek, amely évezredek óta nem létezett. A legnyilvánvalóbb példa az élelmiszerek, különösen a GMO fajták. Azok a masszív, élénk, zamatos Red Delicious almák, amelyek a boltok polcairól szállnak fel, aberrációt jelentenek az emberiség előtti őseikhez képest.

Adott almafajták keresztezésével az emberek képesek voltak elszaporítani azokat a géneket, amelyek az előnyben részesített fenotípusokhoz (fizikai megnyilvánulásokhoz) vezettek. Ennél is fontosabb, hogy a szárazságtűrő alapanyagok, például a gabona és a rizs kiválasztása sok nagy civilizációt mentett meg az éhezés okozta összeomlástól. 

A háziállatok még szembetűnőbb kontrasztot biztosítanak. A farkasok vad, területi ragadozók. Akár 180 kilós puszta terror, akikkel kevés ember tud a legjobban párbajban. Ezzel szemben a teáscsésze pomerániaiak XNUMX fontot nyomnak, és minden ember, aki elveszíti a harcot egy ellen, nem méltó arra, hogy továbbadja genetikai anyagát.

Az, hogy a világ egyik legtehetségesebb vadásza lélegző pihegombolyaggá változott, az egész emberiség szerelmi viszonyáról tanúskodik a DNS szándékos megváltoztatásával. A társadalom által az állatok között kiválasztott közös tulajdonságok közé tartozik az engedelmesség, az engedelmesség, az erő és természetesen az ízletesség. 

Mégis az emberi DNS-módosítás gondolata az, ami igazán tátva hagyja az állkapcsot és a csokorba rakott nadrágot. Amerika korai eugenikai mozgalmának magasztos eszméi biztonságos menedéket nyújtottak a faji felsőbbrendűség támogatásához, amely a Harmadik Birodalomban átalakult és rémisztő csúcspontját érte el. 

Ennek ellenére a kívánatos gének céltudatos művelése mindennapos a liberális társadalomban. A legnyilvánvalóbb példa az abortusz, amely a legtöbb nyugati társadalomban legális. Lehetetlen vitatkozni azzal, hogy az emberek nem részesítenek előnyben bizonyos genomokat egy olyan világban, ahol a Down-szindrómás magzatok körülbelül kilencven százaléka elvetél.

Az Egyesült Államokban a bíróságok alkotmányos jognak minősítették a genetikai alapú abortuszt: szankcionálták azokat az orvosokat, akik genetikai rendellenességeket rejtenek magukban a magzatok között, attól tartva, hogy az anya elvetél.

Az egyén DNS-ének szándékos megváltoztatása nem ugyanaz, mint bizonyos gének elősegítése sok generáción keresztül. Még a GMO-k (genetikailag módosított szervezetek) létrehozásának egykor radikális folyamatai is csupán lehetővé teszik, hogy meglévő géneket más fajokba illesszen be, nem pedig újakat. Nyilvánvaló azonban, hogy az emberek bizonyos géneket előnyben részesítenek másokkal szemben, és drasztikus intézkedéseket fognak hozni e gének gyakoribbá tételére. Az előbbi csupán egy gyorsabb, pontosabb módot kínál az utóbbi céljainak megvalósítására. 

A genetikai anyag ügyes megváltoztatásának módszere régóta elkerülte az emberiséget a DNS-t körülvevő biokémiai reakciók intenzív összetettsége, valamint az ilyen mikroszkopikus léptékben hatékony eszközök csekély skálája miatt. Pontosabban, megfoghatatlannak bizonyult a DNS pontos helyeken történő vágásának módszere, hogy a kis szegmenseket le lehessen cserélni.

Egy 2015-ös áttörés mindezt megváltoztatta; ez az áttörés most lehetővé teszi az emberek számára, hogy megszabaduljanak ettől a hosszan tartó elégtelenségtől. A lehetőségek világa vár ránk, és testünk, környezetünk, sőt gazdaságunk nagymértékű átrendeződésének lehetősége is a fedélzeten van. 

CRISPR: A történelem legerősebb ollója

(Megjegyzés: ha meg tudja nevezni egy sejt összes fő organellumát és több mint háromféle RNS-t a feje tetején, akkor valószínűleg túlságosan leegyszerűsítettnek találja a következő magyarázatot. Ha rendelkezik alapvető ismeretekkel arról, hogy mi a DNS és az RNS, ez aranyhajú magyarázat lesz. Ha nem tudod, mi az RNS, gondolj rá, mint a DNS bátyjára, aki ennek ellenére a DNS megbízott fiúja lett.) 

Ennek az áttörésnek a neve CRISPR/CAS9, általában csak CRISPR-re rövidítve. Ez az innovatív módszer, amelyet úgy ejtnek, mint "bárcsak ropogósabb lenne a pirítósom", a Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats rövidítése. Ez falatnak tűnik? Ez. Szívd fel. Ilyen volt az „általános és speciális relativitáselmélet”, valamint a „dezoxiribonukleinsav”. Az úttörő felfedezéseknek gyakran hosszú a neve; A futurisztikus technológiával foglalkozó nagyfiús/nagylányos nadrág viselése javasolt.

Bár a megváltozott DNS mesterséges, a CRISPR mindkét komponense természetesen előfordul. Alapjában véve kihasználja az összes élő sejtet alátámasztó immunrendszert. Gondoljunk csak bele: az immunrendszer rendkívül összetett, különösen az emberé, de az esetek 99%-ában egyetlen vírus nem képes ugyanazt a személyt két különböző alkalommal megfertőzni.

Ennek az az oka, hogy a vírus DNS-szálai az első találkozás után a sejtekben tárolódnak és "emlékeznek". A huszadik században a tudósok felfedezték, hogy a baktériumok bizonyos formái ezeket a DNS-fragmenseket rövid, ismétlődő, szintén palindromikus bázispárok közé helyezik: a CRISPR-ek közé. A vírus egyes részei ma már véglegesen beágyazódnak a baktérium genomjába. És azt hitted, jó vagy a haragtartásban. 

Képzeljünk el egy bakteriofágot (olyan vírus, amely a baktériumokat célozza meg, nem pedig a többsejtű organizmusokat, például az embert) felnagyítja a Barry baktériumot, de nem öli meg. Egy héttel később Phil, a fág visszatér a 2. fordulóra. Bár Barry látja, hogy Phil megrabolja, nem küldhet fehérvérsejteket, hogy megverjék Philt, mert neki nincsenek. A bakteriális immunrendszer más megközelítést alkalmaz.

Itt jön képbe a Cas9, a CRISPR rendszer másik fele. A Cas9, amely a CRISPR-hez kapcsolódó 9-es fehérjét jelenti, beszkenneli az idegen DNS-t, amellyel találkozott, és ellenőrzi, hogy valamelyik megegyezik-e a CRISPR-ek között tárolt vírus DNS-sel. Ha igen, a Cas9 egy endonukleázt, más néven restrikciós enzimet vált ki, hogy levágja Phil karját, lábfejét, esetleg még a fejét is. Bármi is legyen a szegmens, a genetikai kódjuk ilyen nagy részének elvesztése szinte mindig azt eredményezi, hogy a vírus nem tudja végrehajtani ragadozó szándékait.

Az emberi immunrendszer úgy nyeri meg a vírusok elleni csatákat, hogy az evolúció legkiválóbb mikroszkopikus harcosait küldi harcba, hihetetlenül pontos leírásokkal az ellenség megjelenéséről és taktikájáról. A bakteriális megközelítés inkább a parancsnok utasításainak elfogásához hasonlít a gyalogos katonáihoz. Az „Attack the gates at dawn” „Attack the [BLANK] at [BLANK]” lesz, és a behatolás meghiúsul. 

Végül a tudósok felfedezték, hogy gyakorlatilag minden élő szervezet rendelkezik a CRISPR és a Cas9 elemeivel. Ez sokkolónak tűnhet, de valójában meglehetősen triviális, tekintve, hogy minden élőlény baktériumok leszármazottja. Ezekben az organizmusokban a CRISPR-ek egy régi idők könyvtárához hasonlítanak, amelyet a városok soha nem vettek fáradságot, hogy lebontsanak, és a Cas9 az egyik legkevésbé fontos restrikciós enzim.

Mindazonáltal ott vannak, dolgoznak, és ami a legjobb az egészben, nagyon megkülönböztetésmentesnek bizonyultak: a tudósok olyan DNS-szakaszokkal táplálhatták őket, amelyeknek semmi közük a vírusokhoz, a CRISPR pedig lojálisan rögzíti őket, a Cas9 pedig hűségesen bemetsz . Hirtelen Isten ollója volt a kezünkben, és gyakorlatilag bármilyen típusú DNS-en dolgoztak, amit kipróbáltunk: élelmiszeren, állaton, betegségen és emberi. 

Bár a módszert "CRISPR" néven népszerűsítik, a CRISPR-ek és a Cas9 kombinációja olyan abszurd erős. Mint említettük, számos korábban felfedezett restrikciós enzim vagy DNS-olló létezik. Mindazonáltal a CRISPR az első módszer, amellyel az emberek nagy pontossággal ellenőrizni tudják, hol vágjon az olló. 

Lényegében a CRISPR-ek a DNS rövid szegmensei, amelyek könyvjelzőként szolgálnak, vagy két jelként, amelyek azt mondják: „Kezdje el itt a vágást” és „Itt hagyja abba a vágást”. A Cas9 egy fehérje, amely képes olvasni a CRISPR-eket, és enzimet szabadít fel, hogy a könyvjelzőkkel jelölt mindkét helyen vágjon.

Mit tehet a CRISPR?

Édesem, mi nem tud CRISPR csinálja? A technológiának két fő alkalmazási kategóriája van: a rákban talált rossz genetikai anyag helyettesíthető korrigált DNS-szekvenciával a káros mutációk kiküszöbölése érdekében, illetve alkalmazható bizonyos fenotípus szempontok javítására.

A CRISPR azért izgalmas, mert még alig csecsemő korú, de már átugrott a laboratóriumból a klinikára. Egy 2015-ben megjelenő tanulmány szerzői Természet képesek voltak a HIV genetikai anyagának 48%-át kivágják HIV-fertőzött sejtekből CRISPR segítségével. Ami azonban a rákot illeti, a CRISPR már megtette az ugrást a Petri-csészéből az emberek felé: júniusban az NIH jóváhagyta a CRISPR-en keresztül módosított T-sejtek első vizsgálatát.

A kísérlet a rák kiújulásának megelőzésére összpontosít. Amint azt bárki, akinek barátai vagy családja küzdött a rákkal (ami sajnos a legtöbb ember ilyen), tudja, a rákmentesnek nyilvánítás nem egyenlő a gyógyulással. Az elkövetkező 5-10 évben nincs más választásunk, mint kivárni, hogy a rák néhány apró része elkerülte-e a kezelést, és várja-e a visszanövés lehetőségét. A CRISPR T-sejtek genomjába rákos DNS-t építettek be, ami a hiperlátás szemüvegének megfelelőt adja, amellyel minden betegség császárát kereshetik.

A HIV és a rák a patológiás orvoslás két legfélelmetesebb góliátja. És mégis, a CRISPR és David összehasonlítása elégtelen metafora. David legalább felnőtt volt, míg a CRISPR alig kisgyermek, és ez a kisgyermek már kapura lő az emberiség legkitartóbb ellenségei ellen.

Természetesen a legtöbb ember nem tölti az életét állandóan a HIV és a rák között. A gyakoribb, sokkal kevésbé bonyolult betegségek, mint például a megfázás és az influenza, könnyebben a T-sejtek felfogása alá kerülnek a ropogós szteroidok hatására.

A rossz DNS kivágása jó, de a CRISPR potenciálja valóban a hibás DNS kijavításában rejlik. Miután a DNS-t a megfelelő helyre vágták, és a mutált részt eltávolították, meglehetősen egyszerűvé válik a DNS-polimerázok használata a megfelelő DNS összeolvasztására.

A leggyakoribb genetikai betegségek az Egyesült Államokban faliórái haemochromatosis (túl sok vas a vérben), cisztás fibrózis, Huntington-kór és Down-szindróma. A betegséget okozó DNS-szegmensek javítása hatalmas mennyiségű emberi szenvedést akadályozhat meg. Ezenkívül a gazdasági előnyök csodálatosak lennének: a költségvetési konzervatívok örülnének annak a 83 millió dollárnak a megtakarításának, amelyet az NIH évente csak a cisztás fibrózisra költ; a liberálisoknak lehetőségük lenne ezeket az összegeket újra a szociális jólétbe fektetni.

Azok számára, akik megtalálják a Down szindróma abortusz statisztika zavaró, a CRISPR módosítása megfelelő kompromisszum lehet, megmentve a magzat életét, miközben megőrzi az anya jogát, hogy ne szüljön súlyosan fogyatékos gyermeket.

A biotechnológiai világot már most a CRISPR szegecseli. A GMO-élelmiszeripar önmagában már most is több milliárd dollárt ér évente a CRISPR-hez képest meglehetősen durva módszerekkel. Az olyan GMO-cégek, mint a Monsanto, számtalan élelmiszert fejlesztettek olyan teljes génekkel, amelyek elősegítik más élelmiszerek keménységét, méretét és ízét.

Most a génfogó vadászat véget ért, és a biotechnológiai cégek megtervezhetik a tökéletes gént a beillesztéshez. Valószínű, hogy a következő néhány évtizedben a Red Deliciousnak át kell adnia felsőbbrendűségét a Vörös Orgazmus vagy a Red Spiritual Experience mintájára szolgáló terméknek.

Üzleti és politikai vonatkozások

A CRISPR-nek bomlasztó és demokratizáló hatása is van. A génszerkesztés a 2010-es években olyan volt, mint a számítógépek az 1970-es években. Léteznek, de ügyetlenek és nevetségesen drágák. Ennek ellenére a termék olyan értékes, hogy azok a cégek, amelyek elég nagyok ahhoz, hogy megengedhessék maguknak, hatalmas piaci előnyre tesznek szert.

Ez az oka annak, hogy az olyan cégek, mint a Monsanto, szinte monopóliumot tudtak szerezni a GMO-k területén. A CRISPR azt fogja tenni a géntechnológiával, amit a személyi számítógépek a szoftverekkel az 1980-as években; azaz nagymértékben javítani a technológiát, miközben olyan olcsóvá teszi, hogy kisvállalkozások és magánszemélyek is kihasználhatják. Akár biológushallgató, akár amatőr biohacker, akár kezdő vállalkozó, néhány száz dollárért megvásárolhat egy CRISPR készletet az interneten.

Ezért a CRISPR-nek nagyon idegessé kell tennie az olyan biotechnológiai behemótokat, mint a Monsanto. Azok a milliók, akik aláássák vagy le akarják verni a céget, mind tőrt kaptak.

Vannak, akik ellenzik a Monsantót, mert ellenzik a GMO-kat. Az ilyen hangok nem kapnak nagy hitelt a tudományos közösségben: a GMO-kat meglehetősen biztonságosnak tartják, gyakorlatilag mindenki eszi őket, és a szárazságtűrő/termésnövelő GMO-k, amelyek a 1970-es években Afrikában és Indiában a "zöld forradalmat" támasztották alá, több száz embert mentettek meg. emberek millióinak az éhezéstől.

Sok GMO-párti személy azonban ellenzi a Monsantót monopolisztikus üzleti gyakorlata és a szegény gazdálkodókat a vetőmagok használatára kényszerítésére irányuló kísérlete miatt. A CRISPR előtt keveset tehettek, hacsak nem volt tartalék százmillió dollárjuk egy géntechnológiai induló vállalkozás elindítására. Kifinomultabb érveiket általában elfojtotta a "GMO-któl kihullanak a fogak, és autizmust okoznak a gyerekeknek" tömeg, ami lehetővé tette a Monsanto számára, hogy tudománytalannak minősítse ellenkezését.

A CRISPR viszonylagos megfizethetősége lehetővé teszi, hogy a GMO-kat és a géntechnológia területét visszaszerezzék a demokratikus gondolkodásúak, a fiatalok, a középosztály, azok számára, akik hisznek abban, hogy a vállalkozások közötti szigorú verseny gyorsabb fejlődést és egészségesebb gazdaságot eredményez. mint a megcsontosodott monopóliumok.

Etikai és egyéb kérdések

A géntechnológia etikai kérdései potenciálisan hatalmasak. Nem vethető el egy olyan szupervírus tervezésének lehetősége, amelynek genomjában az emberi immunrendszer csínját-bínját átírják. Ez nyugtalanító kilátás; megfordítaná a normális paradigmát, és hasonló lenne az immunrendszer ellen beoltott vírus. A „designer babák” az eugenika újjáéledéséhez és egy emberi fegyverkezési versenyhez vezethetnek, amelyben a civilizációk állandó harcba vannak zárva a legintelligensebb, legkegyetlenebb polgárok létrehozásáért.

Ezek azonban a géntechnológia jövőbeli képességeivel kapcsolatos problémák, nem pedig a CRISPR jelenlegi realitásaival. Egyelőre a fő etikai aggályok egyike sem valósítható meg, főként saját biológiánk korlátozott ismerete miatt. A CRISPR azt jelenti, hogy ha lenne tervünk a fent említett szupervírus létrehozására, valószínűleg megtehetnénk. Az immunrendszerrel kapcsolatos ismereteink azonban túlságosan korlátozottak ahhoz, hogy olyan vírust hozzunk létre, amely megkerülheti azt.

A dizájnerbabákkal kapcsolatos aggodalmak is hasonlóan túlzóak. Először is, a géntechnológia és az eugenika összemosása veszélyes és helytelen. Az eugenika szeméttudomány. Az eugenika azokra a meghamisított feltételezésekre támaszkodik, amelyek szerint az olyan tulajdonságok, mint az intelligencia és az erő, főként örökölhetőek, szemben azzal az árnyalt modern konszenzussal, amely szerint 1) ezek a tulajdonságok rendkívül rosszul meghatározottak, és 2) az intelligencia és az erő összetett kölcsönhatásából fakadnak. genom (nem csak néhány egyedi gén).

A legtöbb eugenikus rögeszméje a fehér faj meghirdetése iránt azt mutatja, hogy a mozgalom nem más, mint kísérlet arra, hogy áltudományos legitimációt adjon a régi rasszista eszméknek. Hiszen maga a fehér „faj” egy társadalmi konstrukció, szemben a biológiai valósággal.

Ennél is fontosabb, hogy az eugenikusok következetesen a "tisztább" gének erőszakos előmozdítása mellett érveltek. Az 1920-as évek Amerikájában ez azt jelentette, hogy mindenkit sterilizáltak az értelmi fogyatékosoktól a szexuálisan szegényekig, az 1940-es évek Németországában pedig ártatlanok millióinak kivégzését. Annak ellenére, hogy a Harmadik Birodalom kivégezte a legtöbb diagnosztizált skizofréniát, a mai Németországban nincs eltérés a skizofrénia előtérbe helyezésében szomszédaihoz képest.

Ennek ellenére az, hogy a génmérnököket eugenikusként festik, elcsúfítja azoknak a tudósoknak a jó hírét, akik azért dolgoznak, hogy javítsák minden embereket, valamint tökéletes lehetőséget biztosít az eugenikusoknak, hogy visszatérjenek azáltal, hogy a tudomány jelenlegi legizgalmasabb találmányához kötik magukat. A CRISPR mérnökei nem támogatják a rosszindulatú fajelméleteket, és meg akarják adni több szabadság, több választás, amellyel leéled az életed.

Nem, a CRISPR nem vezet ahhoz, hogy a szülők homoszexualitást fejlesztenek ki babáikból. A "meleg gén" egy csodálatosan találó metafora annak a gondolatnak a kifejezésére, hogy a homoszexualitás nem választás. A valóság tényleges reprezentációjaként azonban keveset kínál. Az emberi szexualitás összetett, egymásra épülő viselkedések sorozata, amelyeknek genetikai és környezeti alapjai is vannak. Az a tény, hogy a homofób szülők nem vetnek el olyan gyerekeket, akikről később kiderül, hogy melegek, azt bizonyítja, hogy nincs elég egyszerű „meleg gén” ahhoz, hogy a CRISPR át tudja állítani a heteroszexualitásra.

Hasonlóképpen, a CRISPR-en keresztüli "embrióintelligencia-robbanástól" való félelem mögött meghúzódó érvelés hibás. Az emberi intelligencia a Föld, és nagy valószínűséggel az egész Naprendszer koronaékköve. Annyira összetett és inspiráló, hogy az emberek nagy százaléka úgy gondolja, hogy eredete természetfeletti. A DNS, egy biológiai programozási nyelv, kódolja, de olyan módon, amely jelenleg messze meghaladja az értelmezésünket. Egy olyan világ, ahol megértettük, hogyan változtathatjuk meg intelligenciánkat a CRISPR segítségével, egy olyan világ lenne, ahol tudtuk, hogyan ábrázoljuk az intelligenciát programnyelven.

Ha felidézzük, hogy a DNS egy programozási nyelv, ez hasznos metafora a CRISPR képességei és az emberek géntechnológiával kapcsolatos félelmeinek megvalósításához szükséges képességek közötti szakadék megértéséhez. Az emberi test több milliárd sornyi DNS-bázispár kóddal írt számítógépes program.

A CRISPR lehetőséget ad ennek a kódnak a megváltoztatására. A gépelés megtanulása azonban nem tesz szakértő programozóvá. A gépelés nyilvánvalóan előfeltétele a szakértő programozóvá válásnak, de mire az egyén a programozási jártasság közelébe kerül, már rég túl van azon, hogy megtanuljon gépelni.