Εξήγηση: Το βραβείο Νόμπελ Χημείας για ψαλίδι για επεξεργασία γονιδίων
Η Emmanuelle Charpentier, η Jennifer Doudna μοιράζονται το Βραβείο για τη χημεία του CRISPR, το οποίο επιτρέπει στους επιστήμονες να «κόψουν-επικόλληση» μέσα σε μια γενετική αλληλουχία. Αυτό έχει ποικίλες πιθανές χρήσεις, αλλά εγείρει επίσης ηθικούς προβληματισμούς.
Πρώτον, οι ερευνητές δημιουργούν τεχνητά ένα RNA-οδηγό, το οποίο βοηθά στη μεταφορά του γενετικού ψαλιδιού στο σημείο του γονιδιώματος όπου θα γίνει η τομή. Για να επεξεργαστούν ένα γονίδιο, σχεδιάζουν ειδικά ένα μικρό πρότυπο DNA. Όταν το κύτταρο επιδιορθώσει την τομή, θα χρησιμοποιήσει αυτό το πρότυπο DNA. Αυτό αλλάζει τον κώδικα στο γονιδίωμα. (Johan Jarnestad/Η Βασιλική Σουηδική Ακαδημία Επιστημών) Η απλότητά του έχει συχνά συγκριθεί με τον μηχανισμό «Cut-Copy-Paste» σε οποιονδήποτε επεξεργαστή κειμένου (ή πιθανώς, τον εξίσου κοινό μηχανισμό «Find-Replace»), ενώ οι χρήσεις του μπορούν δυνητικά να μεταμορφώσουν τα ανθρώπινα όντα και όλες τις άλλες μορφές ζωής. Μπορεί να εξαλείψει δυνητικά γενετικές και άλλες ασθένειες, να πολλαπλασιάσει την αγροτική παραγωγή, να διορθώσει τις παραμορφώσεις και ακόμη και να ανοίξει τις πιο αμφιλεγόμενες δυνατότητες παραγωγής «μωρών σχεδιαστών» και φέρνοντας καλλυντική τελειότητα. Στην πραγματικότητα, οτιδήποτε συνδέεται με τη λειτουργία των γονιδίων μπορεί να διορθωθεί ή να «επεξεργαστεί».
Η τεχνολογία CRISPR (συντομογραφία του μάλλον άκομψου Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) για γονιδιακή επεξεργασία προκαλεί τεράστιο ενθουσιασμό από τότε που αναπτύχθηκε το 2012, τόσο για την υπόσχεση που έχει για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. και τους κινδύνους από την κακή χρήση του. Εκατοντάδες επιστήμονες και εργαστήρια άρχισαν έκτοτε να εργάζονται πάνω στην τεχνολογία για ποικίλες χρήσεις. Τα τελευταία οκτώ χρόνια, η τεχνολογία έχει φέρει μια σειρά από βραβεία και διακρίσεις για τους προγραμματιστές της. Την Τετάρτη, κορυφώθηκε με το Νόμπελ Χημείας για τις δύο γυναίκες που ξεκίνησαν όλα, την 52χρονη Emmanuelle Charpentier από τη Γαλλία και την 56χρονη Αμερικανίδα Jennifer Doudna.
Είναι ίσως η μοναδική φορά στην ιστορία του βραβείου Νόμπελ που δύο γυναίκες ανακηρύχθηκαν οι μοναδικές νικήτριες.
Η τεχνολογία
Η επεξεργασία ή η τροποποίηση αλληλουχιών γονιδίων δεν είναι κάτι καινούργιο. Συμβαίνει εδώ και αρκετές δεκαετίες, ιδιαίτερα στον τομέα της γεωργίας, όπου αρκετές καλλιέργειες έχουν τροποποιηθεί γενετικά για να παρέχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά.
Αυτό όμως που έχει κάνει η CRISPR είναι να κάνει τη γονιδιακή επεξεργασία πολύ εύκολη και απλή, και ταυτόχρονα εξαιρετικά αποτελεσματική. Και οι δυνατότητες είναι σχεδόν ατελείωτες, είπε ο Debojyoti Chakraborty που εργάζεται με αυτήν την τεχνολογία στο CSIR-Institute of Genomics and Integrative Biology που εδρεύει στο Νέο Δελχί.
Στην ουσία, η τεχνολογία λειτουργεί με απλό τρόπο — εντοπίζει τη συγκεκριμένη περιοχή στη γενετική αλληλουχία που έχει διαγνωστεί ότι είναι η αιτία του προβλήματος, το αποκόπτει και την αντικαθιστά με μια νέα και σωστή ακολουθία που δεν προκαλεί πλέον πρόβλημα.
Η τεχνολογία αναπαράγει έναν φυσικό αμυντικό μηχανισμό σε ορισμένα βακτήρια που χρησιμοποιεί παρόμοια μέθοδο για να προστατευτεί από επιθέσεις ιών.
Ένα μόριο RNA προγραμματίζεται για να εντοπίσει τη συγκεκριμένη προβληματική αλληλουχία στον κλώνο του DNA και μια ειδική πρωτεΐνη που ονομάζεται Cas9, η οποία τώρα συχνά περιγράφεται στη δημοφιλή βιβλιογραφία ως «γενετικό ψαλίδι», χρησιμοποιείται για να σπάσει και να αφαιρέσει την προβληματική αλληλουχία. Ένας κλώνος DNA, όταν σπάσει, έχει μια φυσική τάση να επιδιορθώνεται. Αλλά ο μηχανισμός αυτόματης επισκευής μπορεί να οδηγήσει στην εκ νέου ανάπτυξη μιας προβληματικής ακολουθίας. Οι επιστήμονες παρεμβαίνουν κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας αυτόματης επιδιόρθωσης παρέχοντας την επιθυμητή αλληλουχία γενετικών κωδίκων, η οποία αντικαθιστά την αρχική αλληλουχία. Είναι σαν να κόβετε ένα τμήμα από ένα μακρύ φερμουάρ κάπου στη μέση και να αντικαθιστάτε αυτό το τμήμα με ένα νέο τμήμα.
Εξηγείται Expressείναι τώρα σε λειτουργίαΤηλεγράφημα. Κάντε κλικ εδώ για να εγγραφείτε στο κανάλι μας (@ieexplained) και μείνετε ενημερωμένοι με τα πιο πρόσφατα
Τζένιφερ Λόπεζ καθαρή αξία 2015
Επειδή η όλη διαδικασία είναι προγραμματιζόμενη, έχει αξιοσημείωτη αποτελεσματικότητα και έχει ήδη φέρει σχεδόν θαυματουργά αποτελέσματα. Υπάρχουν πολλές ασθένειες και διαταραχές, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων μορφών καρκίνου, που προκαλούνται από μια ανεπιθύμητη γενετική μετάλλαξη. Όλα αυτά μπορούν να διορθωθούν με αυτήν την τεχνολογία. Υπάρχουν τεράστιες εφαρμογές και αλλού. Οι γενετικές αλληλουχίες των οργανισμών που προκαλούν ασθένειες μπορούν να τροποποιηθούν για να τους καταστήσουν αναποτελεσματικούς. Τα γονίδια των φυτών μπορούν να υποστούν επεξεργασία για να αντέχουν στα παράσιτα ή να βελτιώσουν την ανοχή τους στην ξηρασία ή τη θερμοκρασία.
Όσον αφορά τις συνέπειές της, αυτή είναι ίσως η πιο σημαντική ανακάλυψη στις βιοεπιστήμες μετά την ανακάλυψη της δομής διπλής έλικας του μορίου του DNA τη δεκαετία του 1950, δήλωσε ο Siddharth Tiwari του Εθνικού Ινστιτούτου Αγροτροφικής Βιοτεχνολογίας που εδρεύει στο Μοχάλι. χρησιμοποιώντας την τεχνολογία CRISPR σε γονίδια φυτών μπανάνας.
Emmanuelle Charpentier και Jennifer Doudna, για την ανακάλυψη του γενετικού ψαλιδιού CRISPR/Cas9, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αλλαγή του DNA των ζωντανών όντων. Οι νικητές
Ο Charpentier και η Doudna δούλευαν ανεξάρτητα όταν έπεσαν πάνω σε διαφορετικά κομμάτια πληροφοριών που αργότερα συγκεντρώθηκαν για να αναπτυχθούν σε αυτήν την τεχνολογία. Η Charpentier, μια βιολόγος που εργαζόταν τότε σε ένα εργαστήριο στη Σουηδία, χρειαζόταν την τεχνογνωσία ενός βιοχημικού για να επεξεργαστεί τις νέες πληροφορίες που είχε λάβει σχετικά με τις γενετικές αλληλουχίες σε ένα συγκεκριμένο βακτήριο στο οποίο εργαζόταν, το Streptococcus pyogenes.
Είχε ακούσει για το έργο της Doudna στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ και οι δυο τους έτυχε να συναντηθούν σε ένα επιστημονικό συνέδριο στο Πουέρτο Ρίκο το 2011, σύμφωνα με έναν λογαριασμό που δημοσιεύτηκε στον ιστότοπο του Βραβείου Νόμπελ. Ο Chapentier πρότεινε μια συνεργασία, στην οποία η Doudna συμφώνησε. Στη συνέχεια, οι ερευνητικές τους ομάδες συνεργάστηκαν σε μεγάλη απόσταση τον επόμενο χρόνο. Μέσα σε ένα χρόνο μπόρεσαν να παρουσιάσουν μια επαναστατική τεχνολογία γονιδιακής επεξεργασίας.
Αρκετοί άλλοι επιστήμονες και ερευνητικές ομάδες συνέβαλαν επίσης ζωτικής σημασίας στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας. Κάποιος όπως ο Virginijus Siksnys, βιοχημικός που εργάζεται στο Πανεπιστήμιο του Βίλνιους στη Λιθουανία, αναγνωρίζεται ευρέως ως συν-εφευρέτης αυτής της τεχνολογίας. Στην πραγματικότητα, η Siksnys μοιράστηκε το βραβείο Kavli 2018 στη Νανοεπιστήμη με την Doudna και τον Chapentier για αυτήν την τεχνολογία. Όμως η συμβολή των δύο γυναικών είναι αδιαμφισβήτητη. Το επίτευγμά τους αναγνωρίστηκε μέσω πολλών κύρους βραβείων τα τελευταία χρόνια, συμπεριλαμβανομένου του Breakthrough Prize in Life Sciences το 2015 και του Wolf Prize in Medicine νωρίτερα φέτος.
Υπήρξαν κάποιες μουρμούρες στην επιστημονική κοινότητα για το Νόμπελ Χημείας ότι πήγε σε βιολόγους. Αλλά προφανώς αυτό δεν είναι νέο φαινόμενο. Ο κεντρικός ρόλος της χημείας στις βιοεπιστήμες — σε μοριακό επίπεδο, η βιολογία είναι ουσιαστικά χημεία — έχει εξασφαλίσει ότι αυξανόμενος αριθμός βραβείων Νόμπελ έχουν πρόσφατα απονεμηθεί για εργασία στον τομέα της βιοχημείας. Στην πραγματικότητα, μια ερευνητική εργασία που δημοσιεύτηκε νωρίτερα αυτό το έτος έχει επισημάνει αυτή τη σταδιακή αλλαγή στη φύση του βραβείου Χημείας. Σύμφωνα με το Chemistry World, ένα ειδησεογραφικό περιοδικό που εκδίδεται από τη Royal Society of Chemistry, από τους 189 επιστήμονες που βραβεύτηκαν με το Νόμπελ Χημείας μέχρι στιγμής, οι 59 είχαν εργαστεί στον τομέα της βιοχημείας. Αυτό ήταν περισσότερο από οποιονδήποτε άλλο κλάδο της χημείας.
Διαβάστε επίσης | Τα βραβεία Νόμπελ για Η φυσικη και Φάρμακο
πόσο αξίζει το andrew τύχη
Ηθικές ανησυχίες
Τον Νοέμβριο του 2018, ένας Κινέζος ερευνητής στο Shenzen προκάλεσε διεθνή αίσθηση με τον ισχυρισμό του ότι είχε αλλάξει τα γονίδια ενός ανθρώπινου εμβρύου που τελικά είχε ως αποτέλεσμα τη γέννηση δίδυμων κοριτσιών. Αυτή ήταν η πρώτη τεκμηριωμένη περίπτωση παραγωγής «μωρών σχεδιαστών» με χρήση των νέων εργαλείων γονιδιακής επεξεργασίας όπως το CRISPR, και προκάλεσε ακριβώς το είδος των ηθικών ανησυχιών για τις οποίες μιλούσαν επιστήμονες όπως η Doudna.
Στην περίπτωση των Κινέζων διδύμων, τα γονίδια υποβλήθηκαν σε επεξεργασία για να διασφαλιστεί ότι δεν θα μολυνθούν από τον ιό HIV, τον ιό που προκαλεί το AIDS. Αυτό το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό θα κληρονομηθεί στη συνέχεια και από τις επόμενες γενιές τους. Οι ανησυχίες δεν αφορούσαν τον λόγο για τον οποίο χρησιμοποιήθηκε η τεχνολογία όσο η ηθική της παραγωγής μωρών με συγκεκριμένα γενετικά χαρακτηριστικά. Οι επιστήμονες τόνισαν ότι το πρόβλημα σε αυτή την περίπτωση, πιθανή μόλυνση από τον ιό HIV, είχε ήδη άλλες εναλλακτικές λύσεις και θεραπείες. Αυτό που έκανε τα πράγματα χειρότερα ήταν ότι η γονιδιακή επεξεργασία πιθανότατα έγινε χωρίς καμία ρυθμιστική άδεια ή επίβλεψη. Άλλοι επίσης επεσήμαναν ότι ενώ η τεχνολογία CRISPR ήταν απίστευτα ακριβής, δεν ήταν 100 τοις εκατό ακριβής και είναι πιθανό ότι ορισμένα άλλα γονίδια θα μπορούσαν επίσης να αλλοιωθούν κατά λάθος.
Η ίδια η Doudna έχει αγωνιστεί για την ανάπτυξη διεθνών κανόνων και κατευθυντήριων γραμμών για τη χρήση της τεχνολογίας CRISPR και έχει υποστηρίξει μια γενική παύση αυτού του είδους των εφαρμογών μέχρι εκείνη τη στιγμή.
Μοιράσου Το Με Τους Φίλους Σου:
