Nusxalash va joylashtirish - inson dizayni sari bir qadam

30-yillarda Aldous Huxley o'zining mashhur "Jasur yangi dunyo" romanida kelajakdagi xodimlarning genetik tanlovi deb ataladigan narsani tasvirlab berdi - genetik kalitga asoslangan aniq odamlarga ma'lum ijtimoiy funktsiyalarni bajarish tayinlanadi.

Xaksli tug'ilgan kunning o'zini ham, keyinchalik ideallashtirilgan jamiyatda hayotga ko'nikishini ham hisobga olgan holda tashqi ko'rinishi va xarakterida kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan bolalarni "degumming" haqida yozgan.

"Odamlarni yaxshiroq qilish XX asrning eng katta sanoati bo'lishi mumkin", deydi u. Yuval Harari, yaqinda nashr etilgan "Homo Deus" kitobining muallifi. Isroillik tarixchi ta'kidlaganidek, bizning organlarimiz hali ham har 200 XNUMXda xuddi shunday ishlaydi. ko'p yillar oldin. Biroq, uning qo'shimcha qilishicha, mustahkam odam juda qimmatga tushishi mumkin, bu esa ijtimoiy tengsizlikni butunlay yangi o'lchovga olib keladi. "Tarixda birinchi marta iqtisodiy tengsizlik biologik tengsizlikni ham anglatishi mumkin", deb yozadi Harari.

Fantast yozuvchilarning azaliy orzusi bilim va ko'nikmalarni miyaga tez va to'g'ridan-to'g'ri "yuklash" usulini ishlab chiqishdir. Ma’lum bo‘lishicha, DARPA aynan shu maqsadda tadqiqot loyihasini boshlagan. Dastur chaqirildi Maqsadli Neyroplastiklik treningi (TNT) sinaptik plastisiyadan foydalanadigan manipulyatsiyalar orqali ong tomonidan yangi bilimlarni olish jarayonini tezlashtirishga qaratilgan. Tadqiqotchilarning fikricha, sinapslarni neyrostimulyatsiya qilish orqali ularni ilm-fanning mohiyati bo'lgan aloqalarni o'rnatish uchun yanada muntazam va tartibli mexanizmga o'tkazish mumkin.

Maqsadli neyroplastik treningning namunaviy ko'rinishi

CRISPR MS Word sifatida

Hozirda bu bizga ishonchsizdek tuyulsa-da, ilm-fan olamidan hanuzgacha bu haqda xabarlar mavjud o'limning oxiri yaqin. Hatto o'smalar. Bemorning immun tizimining hujayralarini saraton kasalligiga "mos keladigan" molekulalar bilan jihozlash orqali immunoterapiya juda muvaffaqiyatli bo'ldi. Tadqiqot davomida o'tkir limfoblastik leykemiya bilan og'rigan bemorlarning 94 foizida (!) alomatlar yo'qoldi. Qonning o'sma kasalliklari bilan og'rigan bemorlarda bu foiz 80% ni tashkil qiladi.

Va bu shunchaki kirish, chunki bu so'nggi oylarning haqiqiy hiti. CRISPR genini tahrirlash usuli. Buning o'zi genlarni tahrirlash jarayonini ba'zilar MS Word-dagi matnni tahrirlash bilan taqqoslaydigan narsaga aylantiradi - samarali va nisbatan oddiy operatsiya.

CRISPR inglizcha atama ("to'plangan muntazam ravishda uzilib qolgan palindromik qisqa takrorlashlar") degan ma'noni anglatadi. Usul DNK kodini tahrirlashdan iborat (buzilgan bo'laklarni kesish, ularni yangilari bilan almashtirish yoki DNK kod qismlarini qo'shish, xuddi matn protsessorlarida bo'lgani kabi), saraton kasalligidan ta'sirlangan hujayralarni tiklash va hatto saratonni butunlay yo'q qilish, yo'q qilish. u hujayralardan. CRISPR tabiatga taqlid qiladi, xususan, bakteriyalar tomonidan viruslar hujumidan o'zini himoya qilish usuli. Biroq, GMOlardan farqli o'laroq, o'zgaruvchan genlar boshqa turlarning genlarini keltirib chiqarmaydi.

CRISPR usulining tarixi 1987 yilda boshlanadi. Keyin bir guruh yapon tadqiqotchilari bakterial genomda unchalik xos bo'lmagan bir nechta bo'laklarni topdilar. Ular butunlay boshqa bo'limlar bilan ajratilgan beshta bir xil ketma-ketlik shaklida edi. Olimlar buni tushunishmadi. Bu holat faqat boshqa bakterial turlarda shunga o'xshash DNK ketma-ketligi topilganida ko'proq e'tibor qaratildi. Shunday qilib, hujayralarda ular muhim narsaga xizmat qilishlari kerak edi. 2002 yilda Ruud Yansen Niderlandiyaning Utrext universitetidan ushbu ketma-ketliklarni CRISPR deb atashga qaror qildi. Yansen jamoasi, shuningdek, sirli ketma-ketliklar doimo fermentni kodlovchi gen bilan birga bo'lishini aniqladi. Cas9DNK zanjirini kesishi mumkin.

Bir necha yil o'tgach, olimlar bu ketma-ketliklarning vazifasi nima ekanligini aniqladilar. Virus bakteriyaga hujum qilganda, Cas9 fermenti uning DNKsini ushlaydi, uni kesadi va bakterial genomdagi bir xil CRISPR ketma-ketliklari orasida siqadi. Ushbu shablon bakteriyalar yana bir xil turdagi virus tomonidan hujumga uchraganda foydali bo'ladi. Keyin bakteriyalar uni darhol taniydi va uni yo'q qiladi. Ko'p yillik tadqiqotlardan so'ng olimlar CRISPR Cas9 fermenti bilan birgalikda DNKni laboratoriyada manipulyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin degan xulosaga kelishdi. Tadqiqot guruhlari Jennifer Doudna AQShning Berkli universitetidan va Emmanuel Sharpentier Shvetsiyadagi Umeå universitetidan 2012 yilda bakterial tizim o'zgartirilganda ruxsat berishini e'lon qildi har qanday DNK parchasini tahrirlash: siz undan genlarni kesib olishingiz, yangi genlarni kiritishingiz, ularni yoqishingiz yoki o'chirishingiz mumkin.

Usulning o'zi, deyiladi CRISPR-Cas9, u genetik ma'lumotni tashish uchun mas'ul bo'lgan mRNK orqali begona DNKni tanib ishlaydi. Keyin butun CRISPR ketma-ketligi virusli DNK fragmenti va CRISPR ketma-ketligini o'z ichiga olgan qisqaroq bo'laklarga (crRNA) bo'linadi. CRISPR ketma-ketligidagi ushbu ma'lumotlarga asoslanib, trakrRNK yaratiladi, u virusning o'ziga xos yozuvi bo'lgan gRNK bilan birgalikda hosil bo'lgan crRNKga biriktiriladi, uning imzosi hujayra tomonidan eslab qolinadi va virusga qarshi kurashda ishlatiladi.

INFEKTSION bo'lsa, hujum qiluvchi virusning modeli bo'lgan gRNK Cas9 fermenti bilan bog'lanadi va tajovuzkorni bo'laklarga bo'lib, ularni butunlay zararsiz qiladi. Keyin kesilgan qismlar CRISPR ketma-ketligiga, maxsus tahdidlar ma'lumotlar bazasiga qo'shiladi. Texnikani yanada rivojlantirish jarayonida odam gRNKni yaratishi mumkinligi ma'lum bo'ldi, bu sizga genlarga aralashish, ularni almashtirish yoki xavfli bo'laklarni kesish imkonini beradi.

O'tgan yili Chengdu shahridagi Sichuan universiteti onkologlari CRISPR-Cas9 usuli yordamida genlarni tahrirlash texnikasini sinab ko'rishni boshladilar. Bu inqilobiy usul birinchi marta saraton kasalligiga chalingan odamda sinovdan o'tkazildi. Agressiv o'pka saratoni bilan og'rigan bemorga kasallik bilan kurashishda yordam berish uchun o'zgartirilgan genlarni o'z ichiga olgan hujayralar qabul qilindi. Ular undan hujayralarni olib, o'z hujayralarining saratonga qarshi ta'sirini zaiflashtiradigan gen uchun ularni kesib tashladilar va ularni bemorga qayta kiritdilar. Bunday o'zgartirilgan hujayralar saraton bilan yaxshiroq kurashishi kerak.

Ushbu texnika, arzon va sodda bo'lishidan tashqari, yana bir katta afzalliklarga ega: o'zgartirilgan hujayralarni qayta kiritishdan oldin to'liq sinovdan o'tkazish mumkin. ular bemordan tashqarida o'zgartiriladi. Ular undan qon olib, tegishli manipulyatsiyalarni amalga oshiradilar, tegishli hujayralarni tanlaydilar va shundan keyingina ukol qiladilar. Xavfsizlik, biz bunday hujayralarni to'g'ridan-to'g'ri oziqlantirishimiz va nima sodir bo'lishini kutishimizdan ancha yuqori.

ya'ni genetik jihatdan dasturlashtirilgan bola

Biz nimani o'zgartirishimiz mumkin Genetika muhandisligi? Bu juda ko'p chiqadi. Ushbu usul o'simliklar, asalarilar, cho'chqalar, itlar va hatto inson embrionlarining DNKsini o'zgartirish uchun ishlatilgani haqida xabarlar mavjud. Bizda qo'ziqorinlarga hujum qilishdan o'zini himoya qila oladigan ekinlar, uzoq davom etadigan yangilikka ega sabzavotlar yoki xavfli viruslarga qarshi immunitetga ega qishloq hayvonlari haqida ma'lumotlar mavjud. CRISPR shuningdek, bezgakni tarqatuvchi chivinlarni o'zgartirish bo'yicha ishlarni amalga oshirishga imkon berdi. CRISPR yordamida bu hasharotlar DNKsiga mikroblarga qarshilik genini kiritish mumkin bo‘ldi. Va ularning barcha avlodlari uni meros qilib oladigan tarzda - istisnosiz.

Biroq, DNK kodlarini o'zgartirish qulayligi ko'plab axloqiy dilemmalarni keltirib chiqaradi. Ushbu usul saraton kasalligini davolashda qo'llanilishiga shubha bo'lmasa-da, semizlik yoki hatto sariq sochlar bilan bog'liq muammolarni davolashda foydalanishni ko'rib chiqsak, u biroz boshqacha. Inson genlariga aralashish chegarasini qaerga qo'yish kerak? Bemorning genini o'zgartirish ma'qul bo'lishi mumkin, ammo embrionlardagi genlarni o'zgartirish ham avtomatik ravishda keyingi avlodga o'tadi, bu yaxshilikka, balki insoniyatga zarar etkazishi mumkin.

2014 yilda amerikalik tadqiqotchi sichqonlarga CRISPR elementlarini kiritish uchun viruslarni o'zgartirganini e'lon qildi. U yerda yaratilgan DNK faollashtirilib, odamda o‘pka saratoni ekvivalentini keltirib chiqaradigan mutatsiyaga sabab bo‘ldi... Xuddi shunday, nazariy jihatdan odamlarda saraton kasalligini keltirib chiqaruvchi biologik DNKni yaratish mumkin bo‘lar edi. 2015 yilda xitoylik tadqiqotchilar mutatsiyalari talassemiya deb ataladigan irsiy kasallikka olib keladigan inson embrionlari genlarini o'zgartirish uchun CRISPRdan foydalanganliklarini xabar qilishdi. Davolash munozaralarga sabab bo'ldi. Dunyodagi ikkita eng muhim ilmiy jurnal - Nature and Science xitoyliklarning asarlarini nashr etishdan bosh tortdi. U nihoyat Protein & Cell jurnalida paydo bo'ldi. Aytgancha, Xitoyda kamida to'rtta boshqa tadqiqot guruhi ham inson embrionlarining genetik modifikatsiyasi ustida ishlamoqda. Ushbu tadqiqotlarning dastlabki natijalari allaqachon ma'lum - olimlar embrion DNKsiga OIV infektsiyasiga qarshi immunitet beruvchi genni kiritdilar.

Ko'pgina mutaxassislar, sun'iy ravishda o'zgartirilgan genlar bilan bolaning tug'ilishi faqat vaqt masalasidir, deb hisoblashadi.