CRISPR tushuntirdi: dunyodagi eng kuchli qaychi

Genetika olami 20-asrda ommaviy zeitgeistga kirganidan beri teng qismlar va'da va tortishuvlarga aylandi. Ayniqsa, genetik muhandislik vasvasa va bezovtalikka shunchalik berilib ketganki, ba'zilar uni qora sehr deb bilishadi. Sog'lom aqlga ega taniqli shaxslar ko'pincha DNKning, xususan, inson DNKsining qasddan o'zgarishini axloqiy ersatz deb e'lon qiladilar. 

Odamlar ming yillar davomida genetik muhandislikdan foydalanganlar

Bunday qoralashlar ming yillar davomida mavjud bo'lmagan dunyoni aks ettiradi. Eng yaqqol misol oziq-ovqat, xususan, GMO navidir. Oziq-ovqat do'konlari javonlaridan uchib ketadigan katta, jonli, shirali Red Delicious olmalari insoniyatdan oldingi ajdodlari bilan solishtirganda g'ayritabiiydir.

Olmaning o'ziga xos navlarini chatishtirish orqali odamlar afzal qilingan fenotiplarga (jismoniy ko'rinishlarga) olib keladigan genlarni ko'paytirishga muvaffaq bo'lishdi. Eng muhimi, don va guruch kabi shtapellarning qurg'oqchilikka chidamli turlarini tanlash ko'plab buyuk tsivilizatsiyani ochlik sabab halokatdan qutqardi. 

Uy hayvonlari yanada yorqin kontrastni ta'minlaydi. Bo'rilar shafqatsiz, hududiy yirtqichlardir. Ular 180 funtgacha bo'lgan sof dahshatdir, ular bilan kamdan-kam odam duelda eng yaxshisi bo'lishi mumkin. Choy piyola Pomeraniyaliklar, aksincha, ho'l holda sakkiz kilogramm og'irlik qiladi va jangda yutqazgan har qanday odam o'zining genetik materialini topshirishga loyiq emas.

Dunyoning eng qobiliyatli ovchilaridan biri nafas oluvchi paxmoqqa aylangani butun insoniyatning DNKni ataylab o'zgartirishga bo'lgan muhabbatidan dalolat beradi. Jamiyat hayvonlar orasida tanlaydigan umumiy xususiyatlar itoatkorlik, itoatkorlik, kuch va, albatta, lazzatlanishdir. 

Shunga qaramay, bu inson DNKsining o'zgarishi g'oyasi, chindan ham jag'larni oqarib qo'yadi. Amerikaning ilk yevgenika harakatining yuksak g'oyalari irqiy ustunlikni targ'ib qilish uchun xavfsiz boshpana bo'ldi, bu uchinchi Reyxda o'zgarib, dahshatli avjiga chiqdi. 

Shunga qaramay, liberal jamiyatda kerakli genlarni maqsadli ravishda etishtirish odatiy holdir. Eng yaqqol misol, aksariyat G'arb jamiyatlarida qonuniy bo'lgan abortdir. Daun sindromi bo'lgan homilalarning qariyb to'qson foizi abort qilingan dunyoda odamlar ma'lum genomlarni afzal ko'rmaydilar, deb bahslashish mumkin emas.

Qo'shma Shtatlarda sudlar irsiy abortni konstitutsiyaviy huquq deb topdi: onaning abort qilishidan qo'rqib, homilada genetik kasalliklar borligini yashirgan shifokorlar sanktsiyaga tortildi.

Shaxsning DNKsini qasddan o'zgartirish ko'p avlodlar davomida ma'lum genlarni osonlashtirish bilan bir xil narsa emas. Hatto bir paytlar GMO (genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar) yaratishning radikal jarayonlari ham mavjud genlarni yangilarini loyihalashdan farqli ravishda boshqa turlarga kiritish imkonini beradi. Biroq, odamlar ba'zi genlarni boshqalardan afzal ko'rishlari va bu genlarni yanada kengroq qilish uchun keskin choralar ko'rishlari aniq. Birinchisi, ikkinchisining maqsadlariga erishishning tezroq va aniqroq usulini taklif qiladi. 

Genetik materialni mohirona o'zgartirish usuli DNK atrofidagi biokimyoviy reaktsiyalarning shiddatli murakkabligi, shuningdek, mikroskopik miqyosda samarali vositalarning arzimas qatori tufayli uzoq vaqtdan beri insoniyatdan qochib kelgan. Xususan, kichik segmentlarni almashtirish uchun DNKni aniq joylarda kesish usuli qiyin bo'lgan.

2015 yilgi yutuq bularning barchasini o'zgartirdi; bu yutuq endi odamlarga bu uzoq davom etadigan nomutanosiblikdan xalos bo'lishga imkon beradi. Imkoniyatlar dunyosi kutmoqda va tanamizni, atrofimizni va hatto iqtisodiyotimizni keng miqyosda qayta tartiblash imkoniyati mavjud. 

CRISPR: Tarixdagi eng kuchli qaychi

(Eslatma: agar siz hujayraning barcha asosiy organellalarini va uchdan ortiq RNK turini boshingizning tepasida nomlay olsangiz, quyidagi tushuntirishni haddan tashqari soddalashtirilgan holda topishingiz mumkin. Agar siz DNK va RNK nima ekanligini tushunsangiz, Bu Goldilocks tushuntirishi bo'ladi.Agar siz RNK nima ekanligini bilmasangiz, uni DNKning katta akasi deb o'ylab ko'ring. 

Bu yutuq nomi bilan ketadi CRISPR/CAS9, odatda faqat CRISPR ga qisqartiriladi. “Men tostim yanada tiniqroq bo‘lishini istardim” deb talaffuz qilingan ushbu innovatsion usul “Klasterli muntazam intervalli qisqa palindromik takrorlar”ning qisqartmasi. Bu og'izga o'xshaydimi? Bu. Uni so'rib oling. “Umumiy va maxsus nisbiylik nazariyalari” ham, “Dezoksiribonuklein kislotasi” ham shunday edi. Ilgari kashfiyotlar ko'pincha uzoq nomlarga ega; Futuristik texnologiya bilan shug'ullanganda katta o'g'il/katta qiz shim kiyish tavsiya etiladi.

O'zgartirilgan DNK sun'iy bo'lsa-da, CRISPRning ikkala komponenti ham tabiiy ravishda paydo bo'ladi. Asosiysi, u barcha tirik hujayralarni qo'llab-quvvatlaydigan immunitet tizimidan foydalanadi. Buni o'ylab ko'ring: immunitet tizimi, ayniqsa, insonning immuniteti juda murakkab, ammo 99% hollarda bitta virus bir odamni ikki xil holatda yuqtira olmaydi.

Buning sababi shundaki, virusli DNK iplari birinchi uchrashuvdan keyin hujayralar ichida saqlanadi va "eslab qolinadi". Yigirmanchi asrda olimlar bakteriyalarning ma'lum shakllari bu DNK bo'laklarini palindromik bo'lgan asosiy juftliklarning qisqa, takrorlanuvchi zanjirlari orasiga joylashtirganini aniqladilar: CRISPRlar. Virusning qismlari endi bakteriyalar genomiga doimiy ravishda singib ketgan. Va siz o'zingizni gina tutishda yaxshi deb o'ylagan edingiz. 

Tasavvur qiling-a, bakteriofag (odamlar kabi ko'p hujayrali organizmlardan farqli o'laroq bakteriyalarni nishonga olgan virus) Barri bakteriyalarini qo'pol qiladi, lekin uni o'ldirmaydi. Bir hafta o'tgach, Fil Faj 2-raundga qaytadi. Barri Filni o'g'irlab ketayotganini ko'rsa ham, Filni kaltaklash uchun oq qon hujayralarini yubora olmaydi, chunki unda yo'q. Bakterial immunitet tizimi boshqacha yondashuvdan foydalanadi.

Bu erda Cas9, CRISPR tizimining ikkinchi yarmi o'ynaydi. CRISPR bilan bog'liq bo'lgan 9-proteinni bildiruvchi Cas9 o'zi duch kelgan begona DNKni skanerlaydi va ulardan birortasi CRISPRlar orasida saqlagan virusli DNKga mos kelishini tekshiradi. Agar shunday bo'lsa, Cas9 Filning qo'lini yoki oyog'ini yoki hatto boshini kesish uchun cheklash fermenti sifatida ham tanilgan endonukleazni ishga tushiradi. Qanday segment bo'lishidan qat'i nazar, ularning genetik kodining bunday katta qismini yo'qotish deyarli har doim virusni o'zining yirtqich niyatlarini amalga oshira olmasligiga olib keladi.

Inson immuniteti viruslarga qarshi kurashda evolyutsiyaning eng yaxshi mikroskopik jangchilarini jangga yuborish orqali g'alaba qozonadi, ular dushmanning tashqi ko'rinishi va taktikasining ajoyib ta'riflari bilan jihozlangan. Bakterial yondashuv qo'mondonning piyoda askarlariga bergan ko'rsatmalarini to'xtatishga o'xshaydi. "Tongda darvozalarga hujum qiling", "[BLANK] da [BLANK] ga hujum qiling" bo'lib, hujum muvaffaqiyatsiz tugadi. 

Oxir-oqibat, olimlar deyarli har bir tirik organizmda CRISPR va Cas9 elementlari mavjudligini aniqladilar. Bu hayratlanarli tuyulishi mumkin, ammo har bir tirik mavjudot bakteriyalardan kelib chiqqanligini hisobga olsak, bu juda ahamiyatsiz. Ushbu organizmlarda CRISPRlar shahar hech qachon buzib tashlashga qiynalmagan qadimgi kutubxonaga o'xshaydi va Cas9 eng muhim cheklash fermentlaridan biridir.

Shunga qaramay, ular bor, ular ishlaydi va eng muhimi, ular juda kamsituvchi bo'lib chiqdi: olimlar ularga viruslar bilan aloqasi bo'lmagan DNK qismlarini oziqlantirishlari mumkin edi va CRISPR ularni sodiqlik bilan yozib oladi va Cas9 sodiqlik bilan kesmalar qiladi. . To'satdan bizning qo'limizda Xudoning qaychi bor edi va ular biz sinab ko'rgan deyarli har qanday DNK turida ishladilar: oziq-ovqat, hayvonlar, kasallik va boshqalar. odam. 

Usul "CRISPR" nomi bilan mashhur bo'lishiga qaramay, bu CRISPR va Cas9 ning kombinatsiyasi juda kuchli. Yuqorida aytib o'tilganidek, ilgari kashf etilgan bir qator cheklovchi fermentlar yoki DNK qaychi mavjud. Biroq, CRISPR - bu odamlar qaychi qayerini yuqori darajada aniqlik bilan kesib olishni nazorat qilish imkoniyatiga ega bo'lgan birinchi usuldir. 

Aslida, CRISPRlar DNKning qisqa bo'laklari bo'lib, xatcho'plar yoki "Bu erda kesishni boshlang" va "Bu erda kesishni to'xtating" degan ikkita belgi sifatida xizmat qiladi. Cas9 - bu CRISPRlarni o'qiy oladigan va xatcho'plar bilan belgilangan ikkala bo'shliqni kesish uchun ferment chiqaradigan oqsil.

CRISPR nima qila oladi?

Asal, nima Mumkin emas CRISPR qiladimi? Texnologiyani qo'llashning ikkita asosiy toifasi mavjud: saraton kasalligida topilgan yomon genetik material zararli mutatsiyalarni bartaraf etish uchun tuzatilgan DNK ketma-ketligi bilan almashtirilishi mumkin va u ba'zi fenotip jihatlarini yaxshilash uchun qo'llanilishi mumkin.

CRISPR juda hayajonli, chunki u hali kichkinagina, lekin u allaqachon laboratoriyadan klinikaga sakrab chiqqan. 2015 yilgi tadqiqot mualliflari paydo bo'ldi tabiat qodir edi OIV genetik materialining 48% aktsiz CRISPR yordamida OIV bilan kasallangan hujayralardan. Biroq, saraton haqida gap ketganda, CRISPR allaqachon petri idishidan odamlarga sakrab chiqdi: iyun oyida, NIH CRISPR orqali yaratilgan T-hujayralarining birinchi tadqiqotini tasdiqladi.

Sinov saratonning qaytalanishining oldini olishga qaratilgan. Do'stlari yoki oilasi saraton bilan kurashgan (afsuski, ko'pchilik odamlar) bilganidek, saraton kasalligidan xalos bo'lish davolanishga teng emas. Keyingi besh-o'n yil davomida saraton kasalligining bir necha daqiqasi davolanishdan qochib qutulish imkoniyatini kutmoqdami yoki yo'qligini kutishdan boshqa iloji yo'q. CRISPR T-hujayralari genomiga saraton DNKsi kiritilgan bo'lib, ularga barcha kasalliklar imperatorini qidirish uchun giperko'rish ko'zoynaklari ekvivalentini beradi.

OIV va saraton patologik tibbiyotning eng dahshatli Goliatlaridan ikkitasidir. Va shunga qaramay, CRISPRni Devid bilan solishtirish - bu etarli metafora. Devid hech bo'lmaganda katta bo'lgan, CRISPR esa yosh bola va bu bola allaqachon insoniyatning eng qat'iy dushmanlariga qarshi to'p surmoqda.

Albatta, ko'pchilik o'z hayotini OIV va saraton o'rtasida doimiy ravishda o'tkazmaydi. Shamollash va gripp kabi murakkabligi kamroq bo'lgan ko'proq keng tarqalgan kasalliklar tiniq steroidlardagi T-hujayralarni osonlikcha qamrab oladi.

Yomon DNKni yo'q qilish yaxshi, lekin CRISPRning potentsiali noto'g'ri DNKni tuzatishda yotadi. DNK to'g'ri joyda kesilib, mutatsiyaga uchragan qism olib tashlangandan so'ng, to'g'ri DNKni birlashtirish uchun DNK polimerazalarini ishlatish juda oson bo'ladi.

Qo'shma Shtatlardagi eng keng tarqalgan genetik kasalliklar bo'ladi gemokromatoz (qonda juda ko'p temir), kist fibroz, Huntington kasalligi va Daun sindromi. DNKning kasallik qo'zg'atuvchi segmentlarini tuzatish odamlarning katta miqdordagi azob-uqubatlarining oldini olishi mumkin. Bundan tashqari, iqtisodiy foyda ajoyib bo'lar edi: fiskal konservatorlar NIH har yili faqat mukovistsidozga sarflaydigan 83 million dollarni tejashdan xursand bo'lishadi; liberallar ushbu mablag'larni ijtimoiy farovonlikka qayta sarmoya kiritish imkoniyatiga ega bo'ladilar.

Topganlar uchun Down sindromi abort statistikasi bezovta qiluvchi, CRISPR modifikatsiyalari homilaning hayotini saqlab qolish va onaning og'ir nogiron bolani tug'maslik huquqini saqlab qolish uchun munosib murosa bo'lishi mumkin.

Biotexnologiya dunyosi allaqachon CRISPR tomonidan o'ralgan. Faqatgina GMO oziq-ovqat sanoati CRISPR bilan solishtirganda ancha qo'pol usullar bilan yiliga milliardlab dollarga tushadi. Monsanto kabi GMO kompaniyalari boshqa oziq-ovqatlarning chidamliligi, hajmi va ta'mini oshiradigan butun genlarni kiritish orqali son-sanoqsiz oziq-ovqat mahsulotlarini yaxshiladilar.

Endi genlarni tozalash ishlari tugadi va biotexnologik kompaniyalar kiritish uchun mukammal genni loyihalashlari mumkin. Kelgusi bir necha o'n yilliklar ichida Red Delicious o'z ustunligini Qizil Orgazm yoki Qizil Ruhiy Tajriba chizig'i bo'ylab mahsulotga topshirishi kerak.

Biznes va siyosiy oqibatlar

CRISPR ham buzuvchi, ham demokratlashtiruvchi ta'sirga ega. 2010-yillarda genlarni tahrirlash 1970-yillardagi kompyuterlar kabi bo'ldi. Ular bor, lekin ular noqulay va kulgili darajada qimmat. Shunday bo'lsa-da, mahsulot shunchalik qimmatlidirki, ularni sotib olish uchun etarlicha katta kompaniyalar katta bozor ustunligiga ega bo'lishadi.

Shuning uchun Monsanto kabi kompaniyalar GMO sohasida deyarli monopoliyaga ega bo'lishdi. CRISPR 1980-yillarda shaxsiy kompyuterlar dasturiy ta'minotga qilgani kabi, genetik muhandislik uchun ham shunday qiladi; ya'ni texnologiyani sezilarli darajada yaxshilash, shu bilan birga uni juda arzon qilish, kichik korxonalar va jismoniy shaxslar ulardan foydalanishlari mumkin. Siz biologiya talabasi bo'lasizmi, havaskor bioxaker yoki boshlang'ich tadbirkor bo'lasizmi, siz internetda CRISPR to'plamini bir necha yuz dollarga sotib olishingiz mumkin.

Shuning uchun, CRISPR Monsanto kabi biotexnologik begemotlarni juda asabiylashtirishi kerak. Kompaniyaga putur yetkazishni yoki undan ustun kelishni istagan millionlab odamlarga xanjar berildi.

Ba'zi odamlar Monsantoga qarshi, chunki ular GMOga qarshi. Ilmiy hamjamiyatda bunday ovozlarga katta e'tibor berilmaydi: GMOlar juda xavfsiz hisoblanadi, deyarli hamma ularni iste'mol qiladi va 1970-yillarda Afrika va Hindistonda "yashil inqilob" ga asos bo'lgan qurg'oqchilikka chidamli/hosilni oshiruvchi GMOlar yuzlab odamlarni saqlab qoldi. millionlab odamlar ochlikdan.

Biroq, ko'plab GMO tarafdorlari Monsantoga monopolistik biznes amaliyoti va kambag'al fermerlarni uning urug'idan foydalanishga majburlashga urinishlari tufayli qarshi. CRISPRdan oldin, agar ularda genetik muhandislik startapini ishga tushirish uchun bo'sh XNUMX million dollar bo'lmasa, hech narsa qila olmasdi. Ularning yanada nozik dalillari "GMOlar sizning tishlaringizni yiqitadi va bolalaringizni autizmga olib keladi" degan olomon tomonidan g'arq bo'lib ketdi, bu Monsantoga o'z muxolifatini ilmiy asossiz deb bo'yash orqali qonuniylashtirishga imkon berdi.

Endi CRISPRning nisbatan arzonligi GMO va genetik muhandislik sohasini demokratik fikrlovchilar, yoshlar, oʻrta sinf vakillari, korxonalar oʻrtasidagi qattiq raqobat tezroq taraqqiyot va sogʻlom iqtisodni keltirib chiqaradi, deb hisoblaydiganlar tomonidan qaytarib olish imkonini beradi. ossifikatsiyalangan monopoliyalarga qaraganda.

Etika va boshqa masalalar

Genetika muhandisligining axloqiy muammolari potentsial katta. Inson immunitet tizimining ichki va tashqi tomonlari ularning genomida transkripsiyalangan supervirusni yaratish imkoniyatini inkor etib bo'lmaydi. Bu tashvishli istiqbol; u oddiy paradigmani o'zgartiradi va shunga o'xshash bo'lar edi immunitet tizimiga qarshi emlangan virus. "Dizayner chaqaloqlar" yevgenikaning qayta tiklanishiga va tsivilizatsiyalar eng aqlli, shafqatsiz fuqarolarni yaratish uchun doimiy kurashga kirishadigan insoniy qurollanish poygasiga olib kelishi mumkin.

Biroq, bu CRISPRning hozirgi voqeliklari bilan emas, balki genetik muhandislikning kelajakdagi imkoniyatlari bilan bog'liq muammolar. Hozircha, asosiy axloqiy tashvishlarning hech biri, asosan, o'z biologiyamiz haqidagi cheklangan tushunchamiz tufayli amalga oshirilmaydi. CRISPR shuni anglatadiki, agar bizda yuqorida aytib o'tilgan supervirusni yaratish rejasi bo'lsa, biz buni qila olamiz. Biroq, immunitet tizimi haqidagi bilimimiz uni chetlab o'tadigan virusni amalga oshirish uchun juda cheklangan.

Dizayner chaqaloqlar haqidagi tashvishlar ham xuddi shunday haddan tashqari ko'p. Avvalo, genetik muhandislikni yevgenika bilan aralashtirish xavfli va noto'g'ri. Evgenika axlat fanidir. Evgenika 1) bu xususiyatlar o'ta noto'g'ri ta'riflangan va 2) ular aql va kuch kabi xususiyatlar asosan meros bo'lib qoladi, degan soxtalashtirilgan taxminlarga tayanadi. genom (faqat bir nechta individual genlar emas).

Aksariyat evgeniklarning oq irqni e'lon qilish bilan shug'ullanishi, bu harakat eski irqchilik g'oyalariga qonuniylikning soxta ilmiy qoplamasini berishga urinishdan boshqa narsa emasligini ko'rsatadi. Axir, oq "irq" ning o'zi biologik haqiqatdan farqli o'laroq, ijtimoiy konstruktsiyadir.

Eng muhimi, evgeniklar doimiy ravishda "tozaroq" genlarni kuch bilan targ'ib qilish haqida bahslashdilar. 1920-yillarda Amerikada bu aqli zaiflardan tortib jinsiy aloqada bo'lganlargacha hammani sterilizatsiya qilishni anglatardi va 1940-yillarda Germaniya millionlab begunohlarni qatl qilishni anglatardi. Uchinchi Reyx shizofreniya bilan og'rigan bemorlarning ko'pini qatl qilganiga qaramay, zamonaviy Germaniyada qo'shnilaridan shizofreniya darajasida hech qanday og'ish yo'q.

Ya'ni, genetik muhandislarni yevgenik sifatida tasvirlash, farovonlikni yaxshilash uchun ishlaydigan olimlarning yaxshi nomini qoralaydi. hamma odamlar, shuningdek, evgeniklarga hozirda ilm-fandagi eng hayajonli ixtiroga bog'lanib, orqaga qaytish uchun mukammal imkoniyat beradi. CRISPR muhandislari irqiy tajovuzkor nazariyalarni qo'llab-quvvatlamaydilar va ular sizga berishni xohlashadi. Ko'proq erkinlik, Ko'proq hayotingiz bilan yashashni tanlash.

Yo'q, CRISPR ota-onalarning chaqaloqlarida gomoseksualizmni ishlab chiqishlariga olib kelmaydi. "Gey geni" gomoseksualizm tanlov emas degan fikrni ifodalash uchun ajoyib metaforadir. Biroq, haqiqatning haqiqiy timsoli sifatida u juda oz narsani taklif qiladi. Inson shahvoniyligi genetik va atrof-muhit asoslariga ega bo'lgan bir qator murakkab, bir-biriga bog'langan xatti-harakatlardir. Gomofobik ota-onalar keyinchalik gey bo'lib chiqadigan bolalarni abort qilmasliklari, CRISPR uni geteroseksuallikka o'tkaza oladigan darajada oddiy "gey geni" yo'qligini isbotlaydi.

Xuddi shunday, CRISPR orqali "embrion razvedka portlashi" qo'rquvining asoslari noto'g'ri. Inson aql-zakovati Yerning va, ehtimol, butun quyosh tizimining tojidir. Bu shunchalik murakkab va ilhomlantiruvchiki, odamlarning katta qismi uning kelib chiqishi g'ayritabiiy ekanligiga ishonishadi. DNK, biologik dasturlash tili, uni kodlaydi, ammo hozircha biz tushunmaydigan tarzda. Biz CRISPR orqali aqlimizni qanday o'zgartirishni tushungan dunyo dasturlash tilida aqlni qanday ifodalashni bilgan dunyo bo'lar edi.

DNK dasturlash tili ekanligini eslash bizga CRISPR imkoniyatlari va odamlarning genetik muhandislik haqidagi qo'rquvlarini amalga oshirish uchun zarur bo'lgan imkoniyatlar o'rtasidagi tafovutni tushunish uchun foydali metafora beradi. Inson tanasi DNK tayanch-juftlik kodining milliardlab qatorlarida yozilgan kompyuter dasturidir.

CRISPR bizga ushbu kodni o'zgartirish imkoniyatini beradi. Biroq, yozishni o'rganish sizni mutaxassis dasturchiga aylantirmaydi. Yozish, shubhasiz, mutaxassis dasturchi bo'lish uchun zaruriy shartdir, lekin odam dasturlash qobiliyatiga yaqin bo'lganida, u yozishni o'rganishni allaqachon o'tkazib yuborgan.