Программалануучу генди редакциялоо: жогорку тактыктагы генди оңдоону издөө

• Author:
• Жазуучу аты

  Quantumrun Foresight
• December 19, 2022

Кыскача түшүнүк

Генди редакциялоо генетикалык терапиядагы кызыктуу ачылыштарга алып келди, мисалы, рак жана мутацияга кабылган клеткаларды "оңдоо" мүмкүн. Бирок, илимпоздор табигый түрдө пайда болгон генетикалык редакциялоо процесстери аркылуу клеткаларды так максаттоо үчүн жакшы жолдорду изилдеп жатышат. Программалануучу генди редакциялоонун узак мөөнөттүү натыйжалары генетикалык изилдөөлөрдү каржылоону көбөйтүүнү жана жекелештирилген медицина үчүн жакшы куралдарды камтышы мүмкүн.

Программалануучу генди оңдоо контексти

Геномду редакциялоо – окумуштууларга организмдин генетикалык кодуна максаттуу өзгөртүүлөрдү киргизүүгө мүмкүндүк берген күчтүү ыкма. Бул ыкма бир нече ар кандай жолдор менен жетишүүгө болот, анын ичинде инженердик ырааттуулугу өзгөчө нуклеазаларды (SSNs) колдонуу аркылуу ДНК тыныгууларды же мутацияларды киргизүү.

Бир геномдун ичиндеги кош тилкелүү тыныгууларды (DSBs) индукциялоо менен, окумуштуулар белгилүү бир сайттарды максаттуу үчүн программаланган SSN колдоно алышат. Бул DSBs кийин уюлдук ДНК механизмдери менен оңдолот, мисалы, гомологдук эмес аягы кошулуу (NHEJ) жана гомологияга багытталган оңдоо (HDR). NHEJ адатта гендин иштешин үзгүлтүккө учуратышы мүмкүн болгон так эмес киргизүүгө же жок кылууга алып келет, бирок HDR так өзгөрүүлөрдү киргизип, генетикалык мутацияларды түзө алат.

CRISPR генди түзөтүү куралы бул тармакта эң кеңири колдонулат, ага гид (gRNA) жана көйгөйлүү жиптерди "кесүү" үчүн Cas9 ферменти кирет. Бул ыкманы колдонуунун бир нече потенциалдуу пайдасы бар, анын ичинде рак жана ВИЧ (адамдын иммундук жетишсиздигинин вирусу) сыяктуу ооруларды дарылоо жана башка ооруларды дарылоонун жаңы ыкмаларын иштеп чыгуу. Бирок, коркунучтар да бар, мисалы, конкреттүү түзөтүүлөр организмдин ДНКсына зыяндуу мутацияларды киргизиши мүмкүн. 

Trends in Plant Science журналында жарыяланган изилдөөгө ылайык, 2021-жылы gRNAны программалоо үчүн иштелип чыккан 30 интернетке негизделген программалык камсыздоо платформалары бар болчу. Бул программалар ар кандай татаалдыкка ээ, айрымдары окумуштууларга ырааттуулуктун кеңири спектрин жүктөөгө мүмкүндүк берет. Кошумча, кээ бир куралдар максаттуу мутацияларды аныктай алат.

Бузуучу таасир

2021-жылы Массачусетс Технология Институтунун (MIT) жана Гарвард университетинин окумуштуулары CRISPR технологиясын колдонбогон OMEGAs (Милдеттүү Мобилдик Элементтин Жетектөөчү Иши) деп аталган программалануучу ДНКны модификациялоочу системалардын жаңы классын табышкан. Бул системалар табигый түрдө ДНКнын кичинекей биттерин бактериялык геномдо аралаштыра алат. Бул ачылыш биологиянын уникалдуу тармагын ачат, ал геномду түзөтүү технологиясын эсептелген коркунучтан алдын ала айтууга боло турган процесске көтөрө алат.

Бул ферменттер кичинекей болгондуктан, көлөмдүү ферменттерге караганда клеткаларга жеткирүүнү жеңилдетет жана алар ар кандай колдонууга тез ыңгайлаша алат. Мисалы, CRISPR ферменттери вирустук баскынчыларды бутага алуу жана жок кылуу үчүн гРНКны колдонушат. Бирок, алардын gRNA ырааттуулугун жасалма түзүү менен, биологдор эми Cas9 энзиминин жол көрсөткүчүн каалаган максатка багыттай алышат. Бул ферменттерди программалоонун оңойлугу аларды ДНКны өзгөртүү үчүн күчтүү куралга айландырат жана изилдөөчүлөр аларды генди оңдоочу терапияларды иштеп чыгууда колдонсо болорун көрсөтүп турат. 

Программалануучу генди редакциялоо боюнча дагы бир келечектүү изилдөө багыты - бул CRISPR негизиндеги инструмент, Гарвард окумуштуулары тарабынан 2022-жылы иштелип чыккан. Жаңы техника ДНКнын кош спиралын кеспестен адам клеткаларында ДНКнын ген өлчөмүндөгү чоң бөлүктөрүн башкарууга мүмкүндүк берет. Мурункудан чоңураак түзөтүүлөрдү жасоо илимпоздорго гемофилия же Хантер синдрому сыяктуу ген функциясын жоготуудан же татаал структуралык мутациялардан келип чыккан генетикалык ооруларды изилдөөгө жана дарылоого мүмкүндүк берет.

Программалануучу генди редакциялоонун натыйжалары

Программалануучу генди оңдоонун кеңири кесепеттери төмөнкүлөрдү камтышы мүмкүн: 

• Так жана коопсуз сактоо ыкмаларын табуу үчүн колдонулган ыкмаларды диверсификациялоого багытталган генетикалык редакциялоо боюнча изилдөөлөрдү каржылоо көбөйдү.
• Даректүү генетикалык жана ооруларды дарылоо аркылуу жекелештирилген медицинанын өнүгүшү.
• Биотехнологиялык фирмалар генетикалык редакциялоону автоматташтыруу жана тактык үчүн мыкты программалык камсыздоону иштеп чыгууда.
• Кээ бир өкмөттөр ракты дарылоодо ар кандай пилоттук тесттерди ишке ашыруу менен генетикалык редакциялоону каржылоону жана изилдөөнү көбөйтүүдө.
• Генетикалык мутация менен төрөлгөн адамдардын өмүрүнүн узактыгы.
• Жаныбарлардын жана өсүмдүктөрдүн түрлөрүндөгү зыяндуу ооруларды жана мутацияларды жоюу үчүн жаңы генетикалык аспаптар.

Карала турган суроолор

• Кандай деп ойлойсуз, программалануучу генетикалык редакция саламаттыкты сактоо тармагында төңкөрүш жасай алат?
• Бул терапиялардын бардыгы үчүн жеткиликтүү болушу үчүн өкмөттөр эмне кыла алат?