ЦРИСПР је објаснио: најмоћније маказе на свету

Свет генетике је био једнак део обећања и контроверзи од свог уласка у јавни дух времена у 20. веку. Посебно је генетски инжењеринг био толико заробљен у завођењу и нелагоди да га неки сматрају црном магијом. Истакнути појединци иначе здравог ума често проглашавају намерну промену ДНК, посебно људске ДНК, као етички ерзац. 

Људи су користили генетски инжењеринг миленијумима

Такве опште осуде одражавају свет који не постоји миленијумима. Најочигледнији пример је храна, посебно ГМО сорта. Те масивне, живахне, сочне Ред Делициоус јабуке које лете са полица са намирницама су аберација у поређењу са њиховим пре-људским прецима.

Укрштањем специфичних сорти јабука, људи су били у стању да пропагирају гене који су довели до преферираних фенотипова (физичких манифестација). Још важније, одабир верзија отпорних на сушу, као што су житарице и пиринач, спасио је многе велике цивилизације од пропасти изазваног глађу. 

Домаће животиње пружају још очигледнији контраст. Вукови су жестоки, територијални предатори. Они су до 180 фунти чистог терора са којима би мало људи могло најбоље да се бори у дуелу. Насупрот томе, Померанци из чајне шоље имају осам килограма мокри, и сваки човек који изгуби борбу од једног није достојан да пренесе свој генетски материјал.

То што је један од најспособнијих ловаца на свету сведен на клупко које дише сведочи о љубави читавог човечанства са намерно мењањем ДНК. Заједничке особине које друштво бира међу животињама укључују послушност, послушност, снагу и, наравно, укус. 

Ипак, идеја о промени људске ДНК заиста оставља отворене вилице и гаћице у гомилу. Узвишени идеали раног америчког покрета за еугенику пружили су сигурно уточиште заговарању расне надмоћи, која се трансформисала и достигла застрашујући врхунац у Трећем Рајху. 

Без обзира на то, сврсисходно гајење пожељних гена је уобичајено у либералном друштву. Најочигледнији пример је абортус, који је легалан у већини западних друштава. Немогуће је тврдити да људи немају склоност према одређеним геномима у свету у којем је отприлике деведесет процената фетуса са Дауновим синдромом побачено.

У Сједињеним Државама, судови су сматрали да је генетски заснован абортус уставно право: санкционисани су лекари који скривају генетске поремећаје међу фетусима, бојећи се да ће мајка абортирати.

Намерно мењање ДНК појединца није исто што и омогућавање одређених гена током многих генерација. Чак и некада радикални процеси стварања ГМО (генетски модификованих организама) само вам омогућавају да убаците постојеће гене у друге врсте, за разлику од дизајнирања нових. Међутим, јасно је да људи преферирају одређене гене од других и да ће предузети драстичне мере да ови гени буду чешћи. Први само нуди бржи, прецизнији начин за постизање циљева другог. 

Метода вештог мењања генетског материјала дуго је измицала човечанству због интензивне сложености биохемијских реакција које окружују ДНК, као и незнатног спектра алата који су ефикасни на таквој микроскопској скали. Конкретно, метод сечења ДНК на тачним локацијама тако да се мали сегменти могу заменити је био неухватљив.

Пробој из 2015. променио је све ово; овај пробој сада омогућава људима да ослободе ову дуготрајну неадекватност. Чека вас свет могућности и потенцијал за преуређење наших тела, нашег окружења, па чак и наше економије, је на палуби. 

ЦРИСПР: Најмоћније маказе у историји

(Напомена: ако можете да наведете све главне органеле ћелије и више од три типа РНК на врху главе, вероватно ћете наћи следеће објашњење превише поједностављено. Ако имате основно разумевање шта су ДНК и РНК, ово ће бити објашњење Златокосе. Ако не знате шта је РНК, размислите о томе као о старијем брату ДНК који је ипак завршио као ДНК-ов потрчко.) 

Овај пробој носи име ЦРИСПР/ЦАС9, обично скраћено на само ЦРИСПР. Ова иновативна метода, која се изговара као у „Волео бих да је мој тост оштар“, скраћеница је за кластерисана редовно распоређена кратка палиндромска понављања. Да ли ово изгледа као пуна уста? То је. Усиса га. Тако су биле и „Теорије опште и специјалне релативности“, као и „Деоксирибонуклеинска киселина“. Најновија открића често имају дуга имена; ношење великих панталона за дечаке/велике девојчице саветује се када се бавите футуристичком технологијом.

Иако је измењена ДНК вештачка, обе компоненте ЦРИСПР-а се јављају природно. У својој сржи, користи предности имуног система који подржава све живе ћелије. Узмите у обзир ово: имуни систем је изузетно сложен, посебно људски, али у 99% времена један вирус није у стању да зарази исту особу у две различите прилике.

То је зато што се ланци вирусне ДНК чувају и "памте" унутар ћелија након првог сусрета. У двадесетом веку, научници су открили да одређени облици бактерија стављају ове фрагменте ДНК између кратких, понављајућих ланаца парова база који су такође палиндромски: ЦРИСПР. Делови вируса су сада трајно уграђени у геном бактерије. И мислио си да си добар у држању љутње. 

Замислите да бактериофаг (вирус који циља бактерије насупрот вишећелијским организмима, као што су људи) нагриза Барри Бацтериа, али га не убије. Недељу дана касније, Фил Фаг се враћа у 2. рунду. Иако Бари види да га Фил пљачка, не може да пошаље бела крвна зрнца да пребију Фила јер их нема. Имуни систем бактерија користи другачији приступ.

Овде на сцену ступа Цас9, друга половина ЦРИСПР система. Цас9, што је скраћеница за протеин 9 повезан са ЦРИСПР-ом, скенира страни ДНК на који наиђе и проверава да ли се било који од њих поклапа са вирусном ДНК коју је ускладиштио између ЦРИСПР-а. Ако је тако, Цас9 покреће ендонуклеазу, такође познату као рестрикцијски ензим, да одсече Пхилову руку, стопало, или можда чак и његову главу. Без обзира на сегмент, губитак тако великог дела њиховог генетског кода скоро увек чини вирус неспособним да изврши своје грабежљиве намере.

Људски имуни систем побеђује у биткама против вируса тако што у битку шаље најбоље микроскопске ратнике еволуције, опремљене невероватно прецизним описима изгледа и тактике непријатеља. Бактеријски приступ више личи на пресретање инструкција команданта његовим пешадијама. „Нападни капије у зору“, постаје „Напад на [ПРАЗНО] на [ПРАЗНО]“, а упад не успева. 

На крају, научници су открили да практично сваки живи организам има елементе и ЦРИСПР-а и Цас9. Ово може изгледати шокантно, али је заправо прилично тривијално, с обзиром на то да свако живо биће потиче од бактерија. У овим организмима, ЦРИСПР-ови су слични старинској библиотеци коју се град никада није потрудио да сруши, а Цас9 је један од најмање важних рестрикцијских ензима.

Ипак, они су ту, раде, и што је најбоље од свега, испоставило се да су веома недискриминаторни: научници су могли да им дају делове ДНК који немају никакве везе са вирусима, а ЦРИСПР би их лојално снимао и Цас9 би верно правио резове. . Одједном, имали смо Божје маказе у нашим рукама, и оне су радиле на практично било којој врсти ДНК коју смо покушали: храну, животиње, болести и људски. 

Иако се метода популаризује као "ЦРИСПР", комбинација ЦРИСПР-а и Цас9 је толико апсурдно моћна. Као што је поменуто, постоји велики број раније откривених рестрикцијских ензима или ДНК маказа. Међутим, ЦРИСПР је први метод који су људи могли да контролишу где маказе секу са високим степеном прецизности. 

У суштини, ЦРИСПР-ови су кратки сегменти ДНК који служе као обележивачи, или као два знака који кажу „Почните да сечете овде“ и „Престаните да сечете овде“. Цас9 је протеин који може да чита ЦРИСПР и ослободи ензим за сечење на оба места означена обележивачима.

Шта може ЦРИСПР?

Душо, шта не могу ЦРИСПР до? Постоје две главне категорије апликација за технологију: лош генетски материјал пронађен у раку може се заменити исправљеном секвенцом ДНК да би се елиминисале штетне мутације, а може се применити и за побољшање одређених аспеката фенотипа.

ЦРИСПР је узбудљив јер је једва мало дете, а ипак је већ скочио из лабораторије у клинику. Аутори студије из 2015. која се појављује у Природа су могли да акцизе 48% генетског материјала ХИВ-а из ћелија заражених ХИВ-ом користећи ЦРИСПР. Међутим, када је у питању рак, ЦРИСПР је већ направио скок са петријеве посуде на људе: у јуну, тхе НИХ одобрио прву студију Т-ћелија направљених кроз ЦРИСПР.

Испитивање се фокусира на спречавање поновног појаве рака. Као што свако са пријатељима или породицом који се борио са раком (што је, нажалост, већина људи) зна, бити проглашен да нема рака није еквивалент излечењу. У наредних пет до десет година, нема другог избора него да сачекамо и видимо да ли је било који минутни џеп рака избегао лечење и чекају прилику да поново израсту. ЦРИСПР Т-ћелије имају канцерогену ДНК уметнуту у њихов геном, што им даје еквивалент наочарама за хипервизију помоћу којих траже цара свих болести.

ХИВ и рак су два најстрашнија Голијата патолошке медицине. Па ипак, поређење ЦРИСПР-а са Давидом је недовољна метафора. Дејвид је био барем одрастао, док је ЦРИСПР једва дете, а овај малишан већ шутира на гол против ових најупорнијих непријатеља човечанства.

Наравно, већина људи не проводи своје животе у сталном клацкању између ХИВ-а и рака. Чешће болести са далеко мање сложености, као што су прехлада и грип, лакше ће доћи у руке Т-ћелија на хрскавим стероидима.

Исецање лоше ДНК је добро, али потенцијал ЦРИСПР-а заиста лежи у поправци неисправне ДНК. Једном када се ДНК исече на правом месту, а мутирани део уклоњен, постаје прилично једноставно користити ДНК полимеразе за спајање исправне ДНК.

Најчешћи генетски проблеми у Сједињеним Државама су хемоцхроматосис (превише гвожђа у крви), цистична фиброза, Хантингтонова болест и Даунов синдром. Поправке на сегментима ДНК који изазивају болести могу спречити огромне количине људске патње. Штавише, економске користи би биле величанствене: фискални конзервативци би уживали у уштеди 83 милиона долара које НИХ годишње троши само на цистичну фиброзу; либерали би имали прилику да ове суме поново уложе у социјалну заштиту.

За оне који пронађу Doвн Статистика абортуса са синдромом узнемирујуће, модификације ЦРИСПР-а могле би бити одговарајући компромис, спасавајући живот фетуса уз очување права мајке да не роди дете са тешким инвалидитетом.

ЦРИСПР већ привлачи свет биотехнологије. Сама ГМО прехрамбена индустрија већ вреди милијарде долара годишње са методама које су прилично грубе у поређењу са ЦРИСПР-ом. ГМО компаније као што је Монсанто побољшале су мноштво намирница убацивањем целих гена који промовишу отпорност, величину и укус друге хране.

Сада је потрага за генима завршена, а биотехнолошке компаније могу дизајнирати савршен ген за убацивање. Вероватно је да ће у наредних неколико деценија Ред Делициоус морати да преда своју надмоћ производу на линији Црвеног оргазма или Црвеног духовног искуства.

Пословне и политичке импликације

ЦРИСПР такође има и ометајуће и демократске импликације. Уређивање гена 2010-их било је као компјутери 1970-их. Постоје, али су неспретни и смешно скупи. Ипак, производ је толико вредан да компаније које су довољно велике да им приуште стичу огромну тржишну предност.

Због тога су компаније попут Монсанта успеле да стекну готово монопол у области ГМО. ЦРИСПР ће учинити генетском инжењерингу оно што су персонални рачунари учинили софтверу 1980-их; односно значајно унапредити технологију, чинећи је толико јефтином да мала предузећа и појединци могу да је искористе. Без обзира да ли сте студент биологије, биохакер аматер или почетник, можете купити ЦРИСПР комплет на интернету за неколико стотина долара.

Према томе, ЦРИСПР би биотехнолошке бехемоте попут Монсанта требало да учини веома нервозним. Сви милиони људи који желе да поткопају или надмаше компанију добили су бодеж.

Неки се противе Монсанту јер се противе ГМО. Оваквим гласовима се не придаје много поверења у научној заједници: ГМО се сматрају прилично безбедним, практично га сви једу, а ГМО отпорни на сушу/већи жетву који је био у основи „Зелене револуције“ у Африци и Индији 1970-их спасио је стотине милиона људи од глади.

Међутим, многи про-ГМО појединци противе се Монсанту због његове монополистичке пословне праксе и покушаја да примора сиромашне пољопривреднике да користе његово семе. Пре ЦРИСПР-а, мало су могли да ураде осим ако нису имали додатних сто милиона долара за покретање покретања генетског инжењеринга. Њихови префињенији аргументи били су угушени публиком „ГМО ће вам испасти зуби и дати вашој деци аутизам“, што је омогућило Монсанту да делегитимизује своје противљење тако што ће га приказати као ненаучно.

Сада ће релативна приуштивост ЦРИСПР-а омогућити да ГМО и област генетског инжењеринга поврате демократски настројени, млади, средња класа, они који верују да строга конкуренција међу предузећима производи бржи напредак и здравију економију него окоштали монополи.

Етика и друга питања

Етичка питања генетског инжењеринга су потенцијално велика. Не може се одбацити могућност дизајнирања супервируса који има све предности људског имуног система транскрибоване у њиховом геному. Ово је узнемирујућа перспектива; то би преокренуло нормалну парадигму и било би слично вирус који се вакцинише против имуног система. „Дизајнерске бебе“ могле би да доведу до поновног оживљавања еугенике и људске трке у наоружавању у којој су цивилизације закључане у сталној борби да створе најинтелигентније, немилосрдне грађане.

Међутим, ово су питања будућих могућности генетског инжењеринга, а не тренутне реалности ЦРИСПР-а. За сада, ниједна од главних етичких брига не може бити реализована, углавном због нашег ограниченог разумевања сопствене биологије. ЦРИСПР значи да када бисмо имали нацрт за креирање горе поменутог супервируса, вероватно бисмо могли. Међутим, наше знање о имунолошком систему је превише ограничено да бисмо имплементирали вирус који би га могао заобићи.

Бриге око дизајнерских беба су на сличан начин пренаглашене. Пре свега, мешање генетског инжењеринга са еугеником је опасно и погрешно. Еугеника је наука о смећу. Еугеника се ослања на фалсификоване претпоставке да су особине као што су интелигенција и снага углавном наследне, за разлику од нијансираног модерног консензуса да су 1) ове особине изузетно лоше дефинисане и 2) да произилазе из сложене интеракције геном (не само неколико појединачних гена).

Опсесија већине еугеничара проглашавањем беле расе показује да покрет није ништа друго до покушај да се старим расистичким идејама да псеудонаучни слој легитимитета. На крају крајева, сама бела „раса“ је друштвени конструкт, за разлику од биолошке реалности.

Што је још важније, еугеничари су се доследно залагали за промоцију „чистијих“ гена насилно. У Америци 1920-их то је значило стерилизацију свих, од ментално немоћних до сексуално промискуитетних, ау Немачкој 1940-их, то је значило погубљење милиона невиних. Упркос томе што је Трећи рајх погубио већину дијагностикованих шизофреничара, модерна Немачка не показује одступања у истакнутости шизофреније од својих суседа.

Ипак, сликање генетских инжењера као еугеничара блати добро име научника који раде на побољшању све људима, као и дајући еугеничарима савршену прилику да се врате везујући се за најузбудљивији проналазак у науци тренутно. ЦРИСПР инжењери не подржавају луде расне теорије, и желе да вам дају više слобода, više избор са којим ћете живети свој живот.

Не, ЦРИСПР неће довести до тога да родитељи изграде хомосексуалност од својих беба. „Геј ген” је одлично прикладна метафора за изражавање идеје да хомосексуалност није избор. Међутим, као стварна репрезентација стварности, нуди мало. Људска сексуалност је низ сложених, међусобно повезаних понашања која имају генетске и еколошке основе. Чињеница да хомофобични родитељи не абортирају децу за које се касније испостави да су геј доказује да не постоји довољно једноставан „геј ген“ да би ЦРИСПР могао да га пребаци на хетеросексуалност.

Слично, образложење иза страха од „експлозије интелигенције ембриона“ кроз ЦРИСПР је погрешно. Људска интелигенција је крунски драгуљ Земље, а вероватно и читавог Сунчевог система. Толико је сложен и инспиративан да велики проценат људи верује да је његово порекло натприродно. ДНК, биолошки програмски језик, га кодира, али на начин који је тренутно далеко изван нашег разумевања. Свет у коме смо разумели како да променимо своју интелигенцију путем ЦРИСПР-а био би свет у коме бисмо знали како да представимо интелигенцију у програмском језику.

Подсећајући да је ДНК програмски језик, даје нам корисну метафору да разумемо јаз између могућности ЦРИСПР-а и оних које су потребне за спровођење страхова људи у вези са генетским инжењерингом. Људско тело је компјутерски програм написан у милијардама редова кода ДНК база-пар.

ЦРИСПР нам даје могућност да променимо овај код. Међутим, учење како да куцате не чини вас стручним програмером. Очигледно је да је куцање предуслов да постанете стручњак за програмирање, али у тренутку када је појединац чак и близу знања програмирања, он или она су већ одавно открили како да научи како да куца.