CRISPR ngajelaskeun: gunting pangkuatna di dunya

Dunya genetika parantos janten janji sareng kontroversi ti saprak asupna kana zeitgeist umum dina abad ka-20. Rékayasa genetik, khususna, parantos kaganggu ku rayuan sareng karesahan dugi ka dianggap sihir hideung ku sababaraha urang. Jalma-jalma anu pinunjul anu boga akal sehat sering ngadéklarasikeun parobahan anu dihaja tina DNA, khususna DNA manusa, sacara étika. 

Manusa geus ngagunakeun rékayasa genetik pikeun millennia

Condemnations simbut sapertos ngagambarkeun dunya anu teu aya pikeun millennia. Conto anu paling atra nyaéta kadaharan, khususna tina rupa-rupa GMO. Apel Beureum Delicious anu masif, lincah, succulent anu ngapung tina rak sembako mangrupikeun aberasi dibandingkeun sareng karuhun sateuacan manusa.

Ku kawin silang variétas spésifik apel, manusa tiasa nyebarkeun gén anu nyababkeun fénotip anu dipikaresep (manifestasi fisik). Nu leuwih penting, milih versi staples tahan halodo saperti gandum jeung béas geus nyalametkeun loba peradaban gede ti kalaparan-ngainduksi runtuhna. 

Sato domestik nyadiakeun kontras malah leuwih glaring. Serigala galak, prédator teritorial. Aranjeunna dugi ka 180 pon teror murni sareng sababaraha jalma anu pangsaéna dina tanding. Teacup Pomeranians, sabalikna, beuratna dalapan pon baseuh baseuh, sareng saha waé manusa anu éléh tarung ka hiji henteu pantes ngaliwat bahan genetik na.

Yén salah sahiji pemburu pangkuatna di dunya ieu diréduksi jadi fluffball engapan téh bukti sakabeh hubungan cinta manusa kalawan ngahaja ngarobah DNA. Tret umum masarakat milih diantara sato kaasup docility, ta'at, kakuatan sarta, tangtosna, tastiness. 

Acan éta pamanggih parobahan DNA manusa nu sabenerna daun rahang agape na knickers dina tandan. Cita-cita luhur gerakan eugenics awal Amérika nyayogikeun tempat anu aman pikeun advokasi supremasi ras, anu morphed sareng ngahontal klimaks anu pikasieuneun dina Reich Katilu. 

Mangkaning, budidaya maksud tina gén desirable geus ilahar di masarakat liberal. Conto anu paling atra nyaéta aborsi, anu sah di kalolobaan masarakat Kulon. Mustahil pikeun ngabantah yén manusa henteu resep kana génom-génom anu tangtu di dunya dimana sakitar salapan puluh persén fétus anu ngagaduhan Sindrom Down digugurkeun.

Di Amérika Serikat, pangadilan geus dianggap aborsi basis genetik hak konstitusional: Dokter anu nyumputkeun némbongkeun gangguan genetik diantara fetuses, fearing indungna bakal abort, geus dihukum.

Ngahaja ngarobah DNA hiji individu teu sarua jeung facilitating gén tangtu ngaliwatan kursus loba generasi. Malah prosés radikal sakali nyieun GMOs (organisme dirobah genetik) saukur ngidinan Anjeun pikeun nyelapkeun gén aya kana spésiés séjén sabalikna ngarancang nu anyar. Nanging, écés yén manusa langkung milih gen anu tangtu tibatan anu sanés sareng bakal nyandak tindakan drastis pikeun ngajantenkeun gén ieu langkung umum. Anu mimiti ngan ukur nawiskeun cara anu langkung gancang, langkung tepat pikeun ngahontal tujuan anu terakhir. 

Hiji métode terampil ngarobah bahan genetik geus lila ngajauhan manusa alatan pajeulitna sengit ti réaksi biokimia sabudeureun DNA ogé rentang paltry pakakas anu éféktif dina skala mikroskopis misalna. Sacara husus, métode motong DNA di lokasi pasti ambéh bagéan leutik bisa diganti geus hese dihartikeun.

A narabas 2015 robah sakabéh ieu; narabas ieu ayeuna ngamungkinkeun manusa pikeun héd inadequacy lila-langgeng ieu. Dunya kamungkinan ngantosan sareng poténsi pikeun nyusun ulang skala ageung pikeun awak urang, sakuliling sareng ékonomi urang aya dina dek. 

CRISPR: Gunting pangkuatna dina sajarah

(Catetan: lamun anjeun bisa ngaranan sakabeh organél utama sél jeung leuwih ti tilu jenis RNA kaluar luhureun sirah anjeun, Anjeun meureun bakal manggihan panjelasan handap oversimplified. Lamun anjeun boga pamahaman dasar naon DNA jeung RNA, Ieu bakal katerangan Goldilocks. Upami anjeun teu terang naon RNA, anggap éta salaku lanceukna DNA anu tetep janten budak tugas DNA.) 

narabas ieu mana ku ngaran CRISPR/CAS9, biasana disingget jadi ngan CRISPR. Metoda inovatif ieu, diucapkeun saperti dina "Kuring miharep roti bakar kuring éta crisper," nyaéta pondok pikeun Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Ieu sigana kawas sungut? Ieu. Ngabandungan. Kitu ogé "Teori Relativitas Umum sareng Khusus" ogé "Asam Deoksiribonukleat." Papanggihan Trailblazing mindeng boga ngaran panjang; maké calana lalaki badag / awéwé badag disarankan nalika kaayaan téhnologi futuristik.

Sanajan DNA nu dirobah téh jieunan, duanana komponén CRISPR lumangsung sacara alami. Dina inti na, éta nyokot kauntungan tina sistim imun underpinning sakabéh sél hirup. Pertimbangkeun ieu: sistem imun pisan kompleks, khususna manusa, tapi 99% tina waktosna, virus tunggal henteu tiasa nginféksi jalma anu sami dina dua waktos anu béda.

Ieu kusabab untaian DNA virus disimpen sareng "diingetan" dina sél saatos patepungan munggaran. Dina abad ka-XNUMX, élmuwan manggihan yén sababaraha bentuk baktéri sandwich fragmen DNA ieu di antara untaian pondok, repeating pasangan basa anu ogé palindromic: CRISPRs. Bagian tina virus ayeuna sacara permanén dilebetkeun kana génom baktéri. Sareng anjeun panginten anjeun saé dina nahan dendam. 

Bayangkeun hiji bacteriophage (virus nu nargétkeun baktéri sabalikna organisme multisélular, kayaning manusa) roughs nepi Barry Baktéri tapi teu maéhan anjeunna. Saminggu saterusna, Phil nu Phage datang deui pikeun Babak 2. Sanajan Barry nilik Phil mugging anjeunna, anjeunna teu bisa ngirim sél getih bodas pikeun indit ngéléhkeun up Phil sabab anjeunna teu boga nanaon. Sistim imun baktéri ngagunakeun pendekatan béda.

Ieu dimana Cas9, satengah séjén tina sistem CRISPR, asalna kana antrian. Cas9, nu nangtung pikeun CRISPR-pakait protéin 9, nyeken DNA asing eta encounters tur mariksa lamun salah sahiji eta cocog DNA viral eta geus disimpen antara CRISPRs. Upami kitu, Cas9 micu hiji endonuclease, ogé katelah énzim pangwatesan, pikeun neukteuk off panangan Phil urang, atawa suku, atawa meureun malah sirah na. Naon waé bagéan éta, leungitna sabagéan ageung kode genetikna ampir sok nyababkeun virus henteu tiasa ngalaksanakeun niat prédator na.

Sistem imun manusa meunang perang ngalawan virus ku ngirim prajurit mikroskopis évolusi anu pangsaéna pikeun perang, dilengkepan déskripsi anu luar biasa akurat ngeunaan penampilan sareng taktik musuh. Pendekatan baktéri langkung mirip sareng nyegat paréntah komandan ka prajurit sukuna. "Serang gerbang nalika subuh," janten "Serang [BLANK] di [BLANK]," sareng seranganna gagal. 

Antukna, para ilmuwan manggihan yén ampir unggal organisme hirup mibanda unsur CRISPR jeung Cas9. Ieu sigana ngareureuwas, tapi sabenerna rada trivial, nunjukkeun yen unggal mahluk hirup diturunkeun tina baktéri. Dina organisme ieu, CRISPRs sami sareng perpustakaan jaman baheula anu kotana henteu pernah diganggu pikeun dirusak, sareng Cas9 mangrupikeun salah sahiji énzim pangwatesan anu paling penting.

Nanging, aranjeunna aya, aranjeunna damel, sareng anu pangsaéna, aranjeunna tétéla henteu ngabédakeun: para ilmuwan tiasa nyayogikeun aranjeunna bagian DNA anu teu aya hubunganana sareng virus, sareng CRISPR bakal satia ngarékam aranjeunna sareng Cas9 bakal satia ngadamel incisions. . Ujug-ujug, urang ngagaduhan gunting Allah dina panangan urang, sareng aranjeunna damel ampir sagala jinis DNA anu urang coba: tuangeun, sato, panyakit sareng manusa. 

Sanaos metodena dipopulerkeun salaku "CRISPR," éta mangrupikeun kombinasi duanana CRISPR sareng Cas9 anu kuat pisan. Sakumaha anu disebatkeun, aya sababaraha énzim pangwatesan anu dipendakan sateuacana, atanapi gunting DNA. Nanging, CRISPR mangrupikeun metode anu munggaran manusa tiasa ngontrol dimana gunting dipotong kalayan tingkat akurasi anu luhur. 

Intina, CRISPR mangrupikeun bagéan pondok DNA anu janten téténggér, atanapi salaku dua tanda anu nyarios "Mimitian motong di dieu" sareng "Eureun motong di dieu." Cas9 mangrupikeun protéin anu tiasa maca CRISPR sareng ngaleupaskeun énzim pikeun dipotong dina dua rohangan anu ditandaan ku téténggér.

Naon anu tiasa dilakukeun ku CRISPR?

Sayang, naon teu tiasa CRISPR ngalakukeun? Aya dua kategori utama aplikasi pikeun téhnologi: bahan genetik goréng kapanggih dina kanker bisa diganti ku runtuyan DNA dilereskeun pikeun ngaleungitkeun mutations ngabahayakeun, sarta eta bisa dilarapkeun pikeun ngaronjatkeun aspék phenotype tangtu.

CRISPR pikaresepeun sabab umurna bieu budak leutik sareng parantos luncat ti laboratorium ka klinik. Panulis ulikan 2015 muncul dina alam éta sanggup ngaluarkeun 48% tina bahan genetik HIV ti sél HIV-afflicted maké CRISPR. Nanging, nalika ngeunaan kanker, CRISPR parantos ngaluncat tina piring petri ka manusa: dina Juni, NIH disatujuan ulikan munggaran T-sél direkayasa ngaliwatan CRISPR.

Uji coba museurkeun kana nyegah kambuh deui kanker. Sapertos saha waé anu gaduh réréncangan atanapi kulawarga anu parantos ngalawan kanker (anu, hanjakalna, kalolobaan jalma) terang, nyatakeun bebas kanker henteu sami sareng diubaran. Pikeun lima nepi ka sapuluh taun ka hareup, teu aya pilihan tapi antosan tur tingal lamun aya kantong menit kanker lolos perlakuan sarta ngantosan kasempetan pikeun tumuwuh deui. Sél-T CRISPR gaduh DNA kanker diselapkeun kana génomna, masihan aranjeunna sami sareng kacasoca hyper-vision pikeun milarian kaisar sadaya panyakit.

HIV sareng kanker mangrupikeun dua Goliath anu paling dahsyat pikeun ubar patologis. Tapi, ngabandingkeun CRISPR ka David mangrupikeun métafora anu teu cekap. David sahenteuna sawawa, sedengkeun CRISPR bieu budak leutik, sareng budak leutik ieu parantos nembak kana gawang ngalawan musuh-musuh umat manusa anu paling pengkuh ieu.

Tangtosna, sabagéan ageung manusa henteu nyéépkeun hirupna teras-terasan nyéépkeun antara HIV sareng kanker. Panyakit anu langkung umum kalayan pajeulitna anu langkung handap, sapertos pilek sareng flu, bakal langkung gampil dugi ka handapeun keupeul T-sél dina stéroid garing.

Motong kaluar DNA goréng téh alus, tapi dina perbaikan DNA faulty poténsi CRISPR urang sabenerna perenahna. Sakali DNA dipotong dina tempat anu leres, sareng bagian anu mutasi dihapus, janten cukup gampang ngagunakeun polimérase DNA pikeun ngahijikeun DNA anu leres.

The afflictions genetik paling umum di Amérika Serikat anu hemochromatosis (teuing beusi dina getih), fibrosis kistik, Panyakit Huntington, sareng Sindrom Down. Perbaikan kana bagéan DNA anu nyababkeun panyakit tiasa nyegah sajumlah ageung sangsara manusa. Saterusna, kauntungan ékonomi bakal megah: konservatif fiskal bakal delight dina nyimpen $83 juta NIH spends taunan on cystic fibrosis nyalira; liberal bakal boga kasempetan pikeun investasi deui sums ieu dina karaharjaan sosial.

Pikeun maranéhanana anu manggihan nu Down Sindrom aborsi statistik ngaganggu, modifikasi CRISPR tiasa janten kompromi anu cocog, nyalametkeun kahirupan fétus bari ngajaga hak indung pikeun henteu ngalahirkeun anak anu cacad parah.

Dunya biotéhnologi parantos didamel ku CRISPR. Industri pangan GMO nyalira tos milyaran dollar sataun kalayan metode anu rada kasar dibandingkeun CRISPR. Pausahaan GMO kawas Monsanto geus ngaronjatkeun myriad pangan ku inserting sakabeh gén nu ngamajukeun hardiness, ukuran, jeung tastiness tina pangan lianna.

Ayeuna, moro scavenger gén parantos réngsé, sareng perusahaan biotéh tiasa ngarancang gén anu sampurna pikeun diselapkeun. Kamungkinan dina sababaraha dekade ka hareup, Red Delicious kedah nyerahkeun kaunggulanna kana produk sapanjang garis Orgasme Beureum atanapi Pangalaman Spiritual Beureum.

implikasi bisnis jeung pulitik

CRISPR ogé boga duanana implikasi disruptive jeung democratizing. Ngédit gén dina 2010s geus kawas komputer dina 1970s. Aranjeunna aya, tapi aranjeunna kagok sareng mahal pisan. Leungit, produkna berharga pisan sahingga perusahaan-perusahaan anu cukup ageung pikeun nanggung kauntungan pasar anu ageung.

Ieu naha pausahaan kawas Monsanto geus bisa mangtaun deukeut-monopolies dina widang GMO. CRISPR bade ngalakukeun pikeun rékayasa genetik naon komputer pribadi dipigawé pikeun software dina 1980s; nyaeta, vastly ngaronjatkeun téhnologi, bari sahingga jadi murah nu usaha leutik sarta individu bisa ngamangpaatkeun éta. Naha anjeun mahasiswa biologi, biohacker amatir atanapi pengusaha anu ngamimitian, anjeun tiasa ngagaleuh kit CRISPR dina internét pikeun sababaraha ratus dolar.

Ku alatan éta, CRISPR kedah ngadamel behemoths biotéh sapertos Monsanto gugup pisan. Jutaan jalma anu hoyong ngarusak atanapi ngaleuleuskeun perusahaan parantos dipasihan keris.

Sababaraha urang ngalawan Monsanto sabab ngalawan GMOs. Sora-sora sapertos kitu henteu langkung dipercaya dina komunitas ilmiah: GMO dianggap rada aman, ampir sadayana ngahakanana, sareng GMO tahan halodo/panén-panén anu ngadukung "Revolusi Héjo" di Afrika sareng India dina taun 1970-an parantos nyalametkeun ratusan. tina jutaan jalma tina kalaparan.

Sanajan kitu, loba individu pro-GMO ngalawan Monsanto kusabab prakték bisnis monopolistic sarta usaha pikeun maksa patani miskin ngagunakeun siki na. Sateuacan CRISPR, aya sakedik anu aranjeunna tiasa laksanakeun kecuali aranjeunna ngagaduhan saratus juta dolar cadangan pikeun ngaluncurkeun ngamimitian rékayasa genetik. Argumen maranéhanana leuwih refined condong dilelepkeun kaluar ku "GMOs bakal nyieun huntu anjeun ragrag kaluar sarta masihan kids Anjeun autis" riungan, sahingga Monsanto mun delegitimize oposisi na ku ngalukis salaku unscientific.

Ayeuna, affordability relatif CRISPR bakal ngidinan GMOs jeung widang rékayasa genetik bisa reclaimed ku demokratis-dipikiran, ku ngora, ku kelas menengah, ku jalma anu yakin yén kompetisi ketat diantara usaha ngahasilkeun kamajuan gancang sarta ékonomi healthier. tibatan monopoli ossified.

Etika jeung isu sejenna

Masalah étika rékayasa genetik berpotensi ageung. Kamungkinan ngarancang supervirus anu gaduh seluk beluk sistem imun manusa anu ditranskripsi dina génomna henteu tiasa dileungitkeun. Ieu prospek disturbing; eta bakal ngabalikeun paradigma normal, sarta jadi Akın virus keur divaksinasi ngalawan sistim imun. "Orok desainer" tiasa nyababkeun kebangkitan eugenics sareng balapan panangan manusa dimana peradaban dikonci dina perjuangan konstan pikeun nyiptakeun warga anu paling cerdas, kejam.

Nanging, ieu mangrupikeun masalah sareng kamampuan rékayasa genetik ka hareup, sanés sareng realitas CRISPR ayeuna. Pikeun ayeuna mah, taya sahiji masalah etika utama bisa direalisasikeun, utamana alatan pamahaman kami kawates biologi urang sorangan. CRISPR hartosna upami urang gaduh blueprint pikeun nyiptakeun supervirus anu kasebat, sigana urang tiasa. Nanging, pangaweruh urang ngeunaan sistem imun jauh teuing dugi ka ngalaksanakeun virus anu tiasa ngagiling.

Kahariwang ngeunaan orok desainer sami-sami overblown. Anu mimiti, gabungan rékayasa genetik sareng eugenics bahaya sareng salah. Eugenics mangrupikeun élmu sampah. Eugenics ngandelkeun asumsi anu dipalsukan yén sipat-sipat sapertos intelegensi sareng kakuatan umumna diwariskeun, sabalikna tina konsensus modern anu 1) sipat-sipat ieu teu jelas pisan, sareng 2) asalna tina interaksi anu kompleks. génom (teu ngan sababaraha gén individu).

Obsesi kalolobaan eugenicists jeung promulgation tina ras bodas nunjukeun yen gerakan teu leuwih ti hiji usaha méré veneer pseudoscientific legitimasi kana gagasan rasialis heubeul. Barina ogé, "lomba" bodas sorangan nyaéta konstruksi sosial, sabalikna tina realitas biologis.

Anu langkung penting, para eugenicists sacara konsistén ngabantah pikeun promosi gén "bersih" sacara paksa. Dina 1920s Amérika, ieu hartina sterilizing dulur ti infirm mental ka promiscuous séksual, sarta dina 1940s Jerman, éta hartina palaksanaan jutaan polos. Sanajan Reich Katilu geus dieksekusi mayoritas schizophrenics didiagnosis, Jérman kiwari teu némbongkeun simpangan dina prominence skizofrenia ti tatanggana.

Kitu cenah, ngalukis insinyur genetik salaku eugenicists smears ngaran alus élmuwan digawé pikeun hadé loba sadaya manusa, kitu ogé méré eugenicists kasempetan sampurna pikeun Gunung comeback ku tying diri kana penemuan paling seru dina elmu ayeuna. Insinyur CRISPR henteu ngadukung téori ras crackpot, sareng aranjeunna hoyong masihan anjeun Tambih deui kabebasan, Tambih deui pilihan pikeun hirup anjeun.

Henteu, CRISPR moal ngakibatkeun kolotna ngarékayasa homoseksualitas kaluar orokna. "Gén homo" mangrupikeun métafora anu saé pikeun ngémutan ideu yén homoseksualitas sanés pilihan. Sanajan kitu, salaku representasi sabenerna realitas, nawarkeun saeutik. Seksualitas manusa mangrupakeun runtuyan paripolah kompléks, interlocking nu boga duanana dasar genetik jeung lingkungan. Kanyataan yén kolot homofobik henteu ngagugurkeun budak anu engkéna janten homo ngabuktikeun yén teu aya "gén homo" anu cukup saderhana pikeun CRISPR tiasa ngalihkeun kana heteroseksualitas.

Nya kitu, alesan balik sieun hiji "ledakan kecerdasan émbrio" ngaliwatan CRISPR anu flawed. Kecerdasan manusa mangrupikeun permata makuta Bumi, sareng sigana pisan tina sakumna sistem tatasurya. Hal ieu kacida rumit sarta mereun nu perséntase badag manusa percaya asal na gaib. DNA, basa pamrograman biologis, teu ngodekeunana, tapi ku cara anu ayeuna jauh saluareun pamahaman urang. Hiji dunya dimana urang ngartos kumaha carana ngarobah kecerdasan urang ngaliwatan CRISPR bakal jadi dunya dimana urang terang kumaha ngagambarkeun kecerdasan dina basa programming.

Ngelingan yén DNA mangrupikeun basa pamrograman masihan kami métafora anu mangpaat pikeun ngartos celah antara kamampuan CRISPR sareng anu diperyogikeun pikeun ngalaksanakeun kasieun masarakat ngeunaan rékayasa genetik. Awak manusa nyaéta program komputer anu ditulis dina milyaran garis kode pasangan basa DNA.

CRISPR masihan kami kamampuan pikeun ngarobih kode ieu. Nanging, diajar kumaha ngetik henteu ngajantenkeun anjeun ahli programer. Ngetik écés mangrupikeun prasyarat pikeun janten ahli programer, tapi ku waktos individu caket kana kamahéran program, anjeunna parantos lami mendakan diajar kumaha ngetik.