Бағдарламаланатын генді өңдеу: жоғары дәлдіктегі генді өңдеуді іздеу

Кредит суреті:
Сурет несиесі
iStock

Бағдарламаланатын генді өңдеу: жоғары дәлдіктегі генді өңдеуді іздеу

Бағдарламаланатын генді өңдеу: жоғары дәлдіктегі генді өңдеуді іздеу

Тақырып мәтіні
Ғалымдар мақсатты терапияға мүмкіндік беретін жақсырақ бағдарламаланатын генді өңдеу әдістерін табуды жалғастыруда.
    • автор:
    • Автордың аты-жөні
      Кванттық болжау
    • Желтоқсан 19, 2022

    Түсінікті қорытынды

    Гендерді өңдеу генетикалық терапияда қатерлі ісік және мутацияланған жасушаларды «бекіту» сияқты қызықты жаңалықтарға әкелді. Дегенмен, ғалымдар табиғи түрде пайда болатын генетикалық өңдеу процестері арқылы жасушаларды дәлірек нысанаға алудың жақсы жолдарын зерттеп жатыр. Бағдарламаланатын генді редакциялаудың ұзақ мерзімді салдары генетикалық зерттеулерді қаржыландыруды арттыруды және жеке медицина үшін жақсы құралдарды қамтуы мүмкін.

    Бағдарламаланатын генді өңдеу контексі

    Геномды редакциялау – ғалымдарға ағзаның генетикалық кодына мақсатты өзгерістер енгізуге мүмкіндік беретін қуатты әдіс. Бұл әдіске бірнеше түрлі жолдармен қол жеткізуге болады, соның ішінде инженерлік реттілікке тән нуклеазаларды (SSN) пайдалану арқылы ДНҚ үзілістерін немесе мутацияларды енгізу.

    Геномда қос тізбекті үзілістерді (DSB) индукциялау арқылы ғалымдар белгілі бір сайттарды мақсатты ету үшін бағдарламаланған SSN пайдалана алады. Содан кейін бұл DSBs гомологты емес ұшты біріктіру (NHEJ) және гомологияға бағытталған жөндеу (HDR) сияқты жасушалық ДНҚ механизмдері арқылы жөнделеді. NHEJ әдетте ген функциясын бұзуы мүмкін дәл емес кірістіру немесе жоюға әкелсе, HDR нақты өзгерістер енгізіп, генетикалық мутацияларды түзете алады.

    CRISPR генді өңдеу құралы осы салада ең көп қолданылатын құрал болып табылады, оған бағыттаушы (gRNA) және проблемалық жіптерді «қиып тастау» үшін Cas9 ферменті кіреді. Бұл әдісті қолданудың бірнеше әлеуетті артықшылықтары бар, соның ішінде қатерлі ісік және АҚТҚ (адамның иммун тапшылығы вирусы) сияқты ауруларды емдеу және басқа да ауруларды емдеудің жаңа әдістерін әзірлеу. Дегенмен, белгілі бір түзетулер ағзаның ДНҚ-на зиянды мутацияларды енгізу мүмкіндігі сияқты тәуекелдер де байланысты. 

    Trends in Plant Science журналында жарияланған зерттеуге сәйкес, 2021 жылы gRNA-ны бағдарламалауға арналған 30 веб-негізделген бағдарламалық қамтамасыз ету платформалары болды. Бұл бағдарламалардың күрделілік деңгейі әртүрлі, кейбіреулері ғалымдарға тізбектердің кең ауқымын жүктеп салуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, кейбір құралдар мақсаттан тыс мутацияларды анықтай алады.

    Деструктивті әсер

    2021 жылы Массачусетс технологиялық институтының (MIT) және Гарвард университетінің ғалымдары CRISPR технологиясын пайдаланбайтын OMEGAs (Міндетті мобильді элементтерді басшылыққа алатын әрекет) деп аталатын бағдарламаланатын ДНҚ модификациялау жүйелерінің жаңа класын тапты. Бұл жүйелер табиғи түрде ДНҚ-ның кішкене бөліктерін бактериялық геномдар бойымен араластыра алады. Бұл жаңалық биологияның бірегей саласын ашады, ол геномды өңдеу технологиясын есептелген тәуекелден болжамды процеске дейін көтереді.

    Бұл ферменттер көлемі үлкен емес ферменттерге қарағанда жасушаларға жеткізуді жеңілдететін шағын және олар әртүрлі қолдануға тез бейімделуі мүмкін. Мысалы, CRISPR ферменттері вирустық басқыншыларды нысанаға алу және жою үшін gRNA пайдаланады. Дегенмен, олардың gRNA ретін жасанды түрде генерациялау арқылы биологтар енді Cas9 ферментінің нұсқаулығын кез келген қажетті нысанаға бағыттай алады. Бұл ферменттерді бағдарламалаудың қарапайымдылығы оларды ДНҚ-ны өзгертудің күшті құралына айналдырады және зерттеушілер оларды генді өңдеу терапиясын әзірлеуде пайдалана алады деп болжайды. 

    Бағдарламаланатын генді редакциялаудағы тағы бір перспективалы зерттеу бағыты - 2022 жылы Гарвард ғалымдары әзірлеген CRISPR негізіндегі құрал егіз бастапқы өңдеу. Жаңа әдіс ДНҚ қос спиралін кеспей-ақ адам жасушаларында ДНҚ-ның гендік өлшемдегі үлкен бөліктерін өңдеуге мүмкіндік береді. Бұрынғыдан үлкенірек түзетулер енгізу ғалымдарға ген функциясының жоғалуынан немесе гемофилия немесе Хантер синдромы сияқты күрделі құрылымдық мутациялардан туындайтын генетикалық ауруларды зерттеуге және емдеуге мүмкіндік береді.

    Бағдарламаланатын генді редакциялаудың салдары

    Бағдарламаланатын генді өңдеудің кеңірек салдары мыналарды қамтуы мүмкін: 

    • Дәлірек және қауіпсіз күтім әдістерін табу үшін қолданылатын әдістерді әртараптандыруға бағытталған генетикалық редакциялау зерттеулерін қаржыландыру ұлғайған.
    • Мақсатты генетикалық және ауруды емдеу арқылы жекелендірілген медицинаның дамуы.
    • Биотехнологиялық фирмалар генетикалық өңдеуді автоматтандыру және дәлдік үшін жақсырақ бағдарламалық жасақтаманы әзірлеуде.
    • Кейбір үкіметтер онкологиялық ауруларды емдеуде әртүрлі пилоттық сынақтарды енгізу арқылы генетикалық редакциялауды қаржыландыру мен зерттеулерін көбейтеді.
    • Генетикалық мутациямен туылған адамдардың өмір сүру ұзақтығы ұзарады.
    • Жануарлар мен өсімдіктер түрлеріндегі зиянды аурулар мен мутацияларды жоюға арналған жаңа генетикалық құралдар.

    Қарастырылатын сұрақтар

    • Бағдарламаланатын генетикалық өңдеу денсаулық сақтау саласында тағы қалай төңкеріс жасай алады деп ойлайсыз?
    • Бұл терапиялардың барлығына қолжетімді болуы үшін үкіметтер не істей алады?
       

    Инсайт сілтемелері

    Бұл түсінік үшін келесі танымал және институционалдық сілтемелерге сілтеме жасалды: