Quantum of Science

Izvor: UC Berkeley CRISPR-Cas sistem, koji se prirodno nalazi u mnogim prokariotima (bakterijama, naširoko se koristi kao alat za uređivanje genoma. CRISPR nizovi u bakterijskom genomu, porijeklom iz genoma invazivnih virusa koji napadaju bakterije, koriste se za stvaranje CRISPR RNK koja upravlja enzimom Cas za uništavanje ponovljenih napadača virusa. Suštinski, ovaj sistem predstavlja odbranu bakterija od virusa koji napadaju bakterije - bakteriofaga.  Otkako je prije koju godinu došlo do otkrića da se ovaj sistem može koristiti za uređivanje genoma drugih vrsta, uključujući i čovjeka, naučnici pokušavaju da ga usavrše, da alat učine preciznijim. Nedavno je otkriven neočekivano kompaktan sistem CRISPR-Cas u neobično velikim bakteriofazima, zvanim "Biggiephages". Mali enzimi iz ovih velikih virusa omogućuju da se sistem za uređivanje gena CRISPR - Cas provuče u stanice i cilja široki spektar genetičkih sekvenci - što bi moglo pomoći u lakšoj manipulaciji ...

Američka uprava za hranu i lijekove (US Food and Drug Administration- FDA) izdala je odobrenje za hitnu upotrebu za novi test na SARS-CoV-2  koji koristi prednosti CRISPR tehnologije za editovanje gena. Djeluje programiranjem CRISPR tehnologije, koji mogu primiti određene genetičke sekvence, kako bi detektovali isječak genetičkog materijala SARS-CoV-2 iz uzorka. Test može dati rezultate za oko sat vremena, navodi kompanija koja pravi ove testove,  Sherlock Biosciences .  Naučnici kažu da bi široka upotreba ovog kita mogla pomoći u povećanju obima ispitivanja. Još ne znamo koliko je ovaj test dobar u poređenju s PCR testovima.  Programiranjem CRISPR sekvence, možemo detektovati isječak genetičkog materijala SARS-CoV-2 u brisu nosa, usta ili grla ili tekućini iz pluća. Ako se nađe genetički materijal virusa- njegova RNK, jedan enzim stvara fluorescentni sjaj. Dosadašnji testovi su bazirani na RT-PCR tehnologijama detekcije virusnog genetičkog mate...

Izvor ilustracije MIT Technology review Kratki tekst o napretku editovanja DNK. Dakle - svi volimo CRISPR-Cas9, ali ga se i bojimo jer ovaj alat za uređivanje DNK, koji se sastoji iz sekvence nukleinskih kiselina i enzima koji sječe DNK, može da "zaluta" i napravi rez tamo gdje ne želimo - to naučnici zovu "genomski vandalizam". Odnosno, istovremeno je i precizna i nepouzdana, nepredvidljiva i zato neprihvatljiva za korištenje na ljudima.  David Liu i njegovi timovi sa Broad Institute MIT i Harvarda su stvorili novu tehniku editovanja, koja nije tako nepredvidiva i za koju predviđaju da bi se mogla koristiti na 90% slučajeva današnjih genetičkih poremećaja i bolesti koje su povezane sa varijacijama DNK, a kojih ima preko 75 000.   Rad je objavljen u  Nature  21. oktobra 2019. pod naslovom " Search-and-replace genome editing without double-strand breaks or donor DNA " (1). Novi alat, blizak CRISPR, nazvali su "prajm-editovanje" (...

Terapija koja uključuje editovanje gena pomoću CRISPR metode eliminisala je HIV iz organizma određenog broja miševa inficiranih virusom. Antiretrovirusni lijekovi, koji usporavaju replikaciju HIV-a, doveli su do revolucije u liječenju SIDA-e. Međutim, ovi lijekovi ne uklanjaju virus iz organizma, a ljudi koji su zaraženi moraju se liječiti do kraja života. Kamel Khalili sa Univerziteta Temple u Philadelphiji te Howard Gendelman sa Medicinskog centra Univerziteta Nebraska i njihove kolege liječili su miševe inficirane HIV-om s pojačanim antiretrovirusnim lijekovima koji duže potiskuju virus od prethodnih formulacija. Posebna formulacija značila je da se lijekovi polako oslobađaju u područja gdje se zna da HIV leži latentno. To je dramatično smanjilo razinu virusa. Zatim su naučnici promijenili metodu i ubrizgali verziju gena izmijenjenu metodom CRISPR-Cas 9 nekim od liječenih miševa. Izmijenjeni gen je bio dizajniran tako da  uklanja HIV iz stanica. Treba nagla...

Genska terapija ili terapija genima je vid terapija o kojima se danas mnogo priča kao o tehnologiji budućnosti. Zapravo to je unošenje genetičke informacije tj. gena u organizam pacijenta, kako bi se ispravila neka abnormalnost. Nakon slučaja He Jiankui , više nikada nećemo misliti da su genske terapije tako daleke, ali pitanja njihove efikasnosti i potrebe ostaju sveprisutna.  Drugim riječima - u slučaju spomenutog kineskog naučnika genska terapija je urađena u tajnosti i bez stvarne potrebe, dok zapravo još nemamo visokosigurne i visokoefikasne metode mijenjanja mutiranog gena koje neće nasumično oštetiti druge dijelove DNK, mimo onih koje ciljamo. Sami geni su zapravo dijelovi molekule DNK koji predstavljaju šifre za stvaranje proteina, odnosno, oni diriguju način raspoređivanja osnovnih jedinica proteina, a to su molekule zvane aminokiseline u lanac. Od rasporeda aminokiselina ovisi oblik molekule proteina, a od njegovog oblika ovisi i funkcija proteina u organizmu....

Po 101. put: CRISPR-Cas9 tehnologija editovanja gena je vanredno korisna, efikasna tehnika promjene genetičke sekvence i potencijalna "it" tehnologija genskih terapija, ali njome još ne vladamo najbolje. To, opet ponavljam, znači da koristeći ovu kombinaciju sekvence i enzima koji siječe DNK, možemo napraviti nepredividljive promjene. Jednostavno, enzim se otme sa uzda i pravi "off-target" isijecanja - mimo mete. Zato, dok jedni naučnici traže mogućnosti primjene ove tehnologije, drugi istražuju kako staviti enzim pod kontrolu, kako ga "zauzdati tj. inhibirati". Već sam pisala o takvim pokušajima.  Ovo je još jedan takav pokušaj: Amit Choudhary sa Broad Institute pri MIT i Harvard u Cambridgeu, Massachusetts i njegove kolege razvili su molekularne "skrinove" koji su im omogućili da pregledaju više od 10.000 spojeva u potrazi za onima koji inhibiraju djelovanje enzima Cas9. Taj skrining, praćen, hemijskom modifikacijom obećavaj...

Omiljena tehnika molekularnih biologa i biohemičara - CRISPR - ima određene mane i osobine te se nastoji raditi na inačicama ovog sistema koji bi bio sigurniji i poboljšan.  Poboljšana inačica CRISPR-Cas9 alata za editovanje genoma može promijeniti DNK matičnih stanica koštane srži, potencijalno nudeći terapiju određeni bolesti krvi, kakva je srpasta anemija. Bolest srpastih stanica - "srpasta anemija" i β-talasemija su povezane sa mutacijama određenih gena koji kodiraju dijelove proteina hemoglobina, a dovode do deformacije crvenih krvnih stanica. Daniel Bauer iz dječje bolnice u Bostonu, Massachusetts i njegovie kolege izolirali su hematopoetske matične stanice, koje se nalaze u koštanoj srži i iz kojih se razvijaju  stanice krvi, iz krvi ljudi s β-talasemijom i bolešću srpastih stanica. Rad je objavljen u Nature Medicine 25. marta 2019. pod naslovom " Highly efficient therapeutic gene editing of human hematopoietic stem cells" . CRISPR-Cas...

Naučnicima i medijima su puna usta CRISPR-Cas9 tehnologije. Praktično nema dana a da se ona ne spomene.  Postala je omiljen alat u editovanju gena jer jer prilično laka za upotrebu - napravite sekvencu koja je "vodič" za enzim Cas9 čija je uloga da baš na tom mjestu izreže DNK.  Njenu preciznost bismo mogli slikovito uporediti sa preciznošću nekog hipotetičkog lektora koji velikom brzinom može naći jednu jedinu slovnu grešku u zbirci od 46 enciklopedija. 46 enciklopedija su metafora za naših 46 hromosoma tj. 23 para hromosoma.   CRISPR je akronim za Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats i izgovara se “krisper”. Ove sekvence DNK se nalaze u grupama, "jatima" (clustered), između njih se, u pravilnim ponavljanjima, nalaze neke druge sekvence (koje su porijeklom od virusa koji su "zaražavali" bakterije) i koje su palindromske, što bi značilo da imaju istu sekvencu ako se čitaju odozada, nešto kao "Ana voli Milovana".  ...

Svima su nam usta puna CRISPR-Cas 9 tehnologije i njenih mogućnosti, međutim, mali problem je to što ovaj sistem može izrezati genom na mjestima na kojima ne želimo. Ponovimo - CRISPR je bakterijski enzim koji služi nekim bakterijama za izrezivanja stranog-virusnog genoma koji ih inficira, ali se u nauci koristi i za  modificiranje genoma drugih organizama . Enzim Cas9 prirodno siječe DNA na ciljanim mjestima, vođen kratkim "CRISPR" sekvencama. Ipak, ovaj sistem je potrebno još "krotiti" kako bi nas "slušao" i ne bi pravio greške.  David Savage sa Univerziteta Berkeley u Kaliforniji i njegove kolege  su dodali jednu vrstu "prekidača" za aktivaciju CRISPR-Cas 9 sistema. Okidač zapravo pomaže proteazama, jednoj klasi  enzima koji razlažu proteine na mjestu peptidne veze, da aktiviraju enzim Cas9. Ne zaboravimo- enzimi su proteini. Tim je zapravo spojio dva kraja enzima Cas9 tako da je ovaj enzim postao neaktivan. Sve dok ga proteaza...

IceCube Observatory, izvor: Ice Cube Observatory U 2018. godine se desilo nekoliko stvari koje su izazvale nemire i uzbudile naučnu zajednicu te će ova godina vjerovatno u kronike ući kao historijska. Naime, ovo je još jedna godina u kojoj je editovanje gena bilo jedna od glavnih tema rasprava. Prvo je u januaru ove godine tim sa Univerziteta Stanford je pokazao kako bi imuni sistem osobe mogao sabotirati gensku terapiju baziranu na CRISPR-Cas9. Antitijela na Cas9 protein, koji je u ovom slučaju antigen, bi se mogla vezati za Ca9 već u krvotoku i tako spriječiti enzim da obavi svoju funkciju. Također, T-limfociti mogu naciljati stanice u kojima ima Cas9 proteina, a to su upravo stanice u kojima je DNK ispravljena te tako inicirati napad tijela na vlastite editovane stanice. Drugim riječima, to bi mogao biti okidač za autoimuno oboljenje. Onda su u junu dva tima. jedan iz Novartisa, a drugi sa Instituta Karolinska – utvrdili kako bi CRISPR tehnologija editovanja mogla ...

He Jiankui je osuđen    na sudu u Shenzhenu jer je "protivzakonito provodio postupak genetičke manipulacije ljudskihembrija u reproduktivne svrhe", objavila je službena kineska agencija Xinxua.  Zhang Renli i Qin Jinzhou, saradnici Hea koji su radili u dvije neimenovane medicinske ustanove, osuđeni su na blaže kazne. Ono što se desilo u Kini – prvo genetičko editovanje beba, bliznakinja nazvanih Lulu i Nana nije bilo bioetički opravdano i učinjeno je mimo važećih propisa. Jiankui je već prozvan "kineskim dr Frankensteinom". Pričalo se mnogo o njegovom hapšenju, pa i o tome da je u kućnom pritvoru , no kineske institucije negiraju to . Prema izjavi samog He Jiankuia, on je koristeći tehnologiju editovanja genoma, poznatu kao CRISPR-Cas9, inaktivirao gen CCR5 koji kodira protein vrlo važan u procesu napada HIV na T limfocite. Naime, HIV koristi protein- receptor CCR5 kako bi ušao u T-limfocite. Ukratko, inaktivirajući samo jedan gen, Jiankui je,...