Quantum of Science

(Credit: Pat Kinsella) CRISPR-Cas 9 je trenutno najomiljenija tehnika editovanja genoma, a već ima svog nasljednika, prime editing. Prije koju godinu, pojavilo se još nešto, pAgo, što je akronim od  Prokaryotic Argonaute proteins, što bi također mogla biti alternativa CRISPR-u. pAgo proteini su argonaut proteini koji utišavaju RNK, odnosno izmjenjuju aktivnost gena preko interferencije. Također, kao i CRISPR, predstavljaju odbrambeni sistem bakterija - prokariota, od virusne DNK. Treba napomenuti da se ne nalaze samo kod bakterija - oni su veoma očuvana porodica gena i proteina koje oni kodiraju, a naziv su dobili po tome što strukturalno liče na pelagijskog oktopoda, Argonauta argo . Radi se o porodici proteina koji koriste  male RNK vodiče koje regulišu ekspresiju gena preko ciljanih odgovarajući mRNK molekula (mRNK su kodirajuće RNK molekule, one uključene u transkripciju i translaciju).  Međutim, kod nekih bakterija prokariotski Argonaut proteini koris...

Naučnici sa Švicarskog federalnog instituta za tehnologiju u  Zürichu   ( ETH  Zürich) uspjeli su poboljšati CRISPR tehnologiju editovanja gena tako da se pomoću nje istovremeno mogu editovati desetine, pa čak i stotine gena.  Rad je objavljen 12. avgusta 2019. u  Nature Methods  pod naslovom " Multiplexed genome engineering by Cas12a and CRISPR arrays encoded on single transcripts ". CRISPR-Cas 9 je, sama po sebi revolucionarna tehnika kojom još učimo vladati i mogla bi biti sredstvo liječenja nekih nasljednih bolesti i poremećaja. Mnogo puta sam pisala o njoj, a osnovne informacije o tome šta možete naći ovdje .  CRISPR-Cas metoda zahtijeva enzim poznat kao Cas i malu RNK molekulu. Sekvenca  nukleobaza služi kao "adresa", usmjeravajući enzim sa najvećom preciznošću na njegovu "metu" u genomu - tj. na određeno mjestu u hromosomima.  Najjednostavnije, to je sistem "makaza"-enzima i sekvenci-vodiča nukleinskih kisel...

Izvor ilustracije: verdict.co.uk Skupina stručnjaka se nedavno sastala na panelu Svjetske zdravstvene organizacije (SZO, eng. World Health Organization – WHO) kako bi raspravili o reperkusijama editovanja ljudskog genoma te stanica uključenih u reprodukciju. Ovaj panel je sazvan kao reakcija na prošlogodišnji poduhvat kineskog naučnika  He Jiankuija  ​koji je, u tajnosti i bez stvarne potrebe za terapijom stanja, modificirao embrije te su rođene prve genetički modificirane bebe, kod kojih je izmijenjen protein-receptor koji omogućava virusu HIV da inficira limfocite. Ovaj događaj bez presedana imao je značajnog odjeka u naučnoj zajednici te se stvorila potreba za hitnom raspravom o tome kakav stav zauzeti po ovom pitanju. Nakon sastanka u sjedištu Svjetske zdravstvene organizacije u Ženevi, panel, kojeg je činilo 18 uglednih stručnjaka, upozorio je da je postupak previše rizičan i da ga ne bi trebalo pokušavati prije nego se uspostavi sistem pravila koja regu...

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...

By Marina Muun for TED ideas Jedan od modifikovanih oblika terapije CRISPR-om se pokazao kao dobar pristup u tretmanu fragilnog X kod miševa. Radi o miševima koji su posebno modifikovani kako bi poslužili kao model za istraživanje sindroma fragilnog X. Inače, sindrom fragilnog X hromosoma je jedan od najčešćih uzroka mentalne zaostalosti, a do njega dolazi usljed funkcionalne oštećenosti gena  FMR1 , koji kodira protein  fragile X mental retardation protein-FMRP,  važan za razvoj sinapsi, a  koji se nalazi na dugom kraju X-hromosoma. Radi se o tome da se jedan dio na ovom genu (CGG trinukleotid) previše puta ponavlja: kod osoba sa normalnim FMR1 genom, ovaj dio se ponavlja 5-44 puta, dok se kod osoba sa ovim sindromom ponavlja čak oko 200 puta. Ova ponavljanja preko mehanizma metilacije dovode do "utišavanja" FMR1 gena, što dovodi do nedostatka njegovog produkta, spomenutog proteina važnog za razvoj sinapsi.  Najčešće se prenosi sa majki na s...

Genske terapije pomoću CRISPR mehanizma još dugo neće biti dozvoljene za upotrebu na ljudima. Naime, ova tehnika o kojoj sam pisala na više mjesta , ima neke mane i još uvijek se razvijaju protokoli kako da se ublaže ove mane. Recimo, jedna od mana ovog sistema su i off-target promjene na genomu, kada pokušavajući da izrežemo ili modificiramo neki gen ili njegovu ekspresiju, slučajno djelujemo i na neki ne-ciljani dio genoma.  Međutim, dva rada, objavljena 11. juna 2018. u Nature Medicine pokazuju kako bismo, radeći sa CRISPR Cas9 sistemom genske terapije, mogli favorizirati stvaranje tumora. Prvi rad, pod naslovom " p53 inhibits CRISPR–Cas9 engineering in human pluripotent stem cells ", objavio je tim naučnika iz Novartisa, a drugi, pod naslovom, " CRISPR–Cas9 genome editing induces a p53-mediated DNA damage response ", tim iz Karolinska instituta. p53 je protein kojeg kodira gen TP53 , a koji ima veliku ulogu u supresiji tumora tako što "s...

Model CRISPR-Cas9, izvor:  https://www.3dmoleculardesigns.com/Custom-3D-Print-Molecular-Models/CRISPR-Cas9.htm Vijesti: nauka i tehnologija - genske terapije  CRISPR -Cas9  editiranja gena je tehnologija pomoću koje ćemo moći dosta toga učiniti. Sekvence RNK i enzim koji siječe DNK na tačno određenim mjestima bi mogli poslužiti da isijecamo mutirane gene koji su uzrok kongenitalnih bolesti. Međuti, kako je Cas9 enzim, a enzimi su proteini, teoretski bi imuni sistem mogao reagovati na ovaj antigen.  U radu, objavljenom 5. januara na preprint bazi bioRxiv, pod nazivom " Identification of Pre-Existing Adaptive Immunity to Cas9 Proteins in Humans ",  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 na...

CRISPR,Molecuul /SPL Već neko vrijeme pišem i spominjem tu CRISPR/Cas 9 tehniku editovanja gena, a bojim se da nisam dovoljno pojasnila ni šta je CRISPR ni šta je editovanje. Pošto mislim da ćemo još slušati o ovome i da će se ovi termini sve češće provlačiti, što kod mene, što u mainstream medijima, mislim da ću morati biti preciznija. Oprostite na prebrzom uvođenju termina u prijašnjim postovima, možda vas sam akronim odvrati od čitanja. Termin "editovanje gena" (editiranje gena, uređivanje gena) preuzela sa direktno iz literature koju pratim - " gene editing ". To je zapravo ono što se obično naziva "genetičko modificiranje", ali je "editovanje" nešto širi termin. "Genetičko modificiranje" je termin koji je, nažalost, stigmatiziran u anti-GMO kampanjama i laici ga obično vezuju za manipulaciju genima koja uključuje unošenje strane DNK u genom neke biološke vrste. Ta priča o "frankenfood" je do te mjere devalvi...