Penyunting dan Penyakit Gen cRISPR

Sekarang genie pengeditan gen itu keluar dari botol, apa yang anda mahukan untuk pertama?

Bayi dengan mata "sempurna", kecerdasan di atas, dan sentuhan karisma bintang filem?

AdvertisementAdvertisement

Atau dunia yang bebas penyakit … bukan hanya untuk keluarga anda, tetapi untuk setiap keluarga di dunia?

Berdasarkan peristiwa-peristiwa baru-baru ini, banyak saintis sedang berusaha ke arah yang terakhir.

Awal bulan ini, saintis dari Oregon Health & Science University menggunakan alat pengeditan gen untuk membetulkan mutasi yang menyebabkan penyakit dalam embrio.

Iklan

Teknik yang dikenali sebagai CRISPR-Cas9, menetapkan mutasi DNA nuklear embrio yang menyebabkan kardiomiopati hipertrofik, keadaan jantung umum yang boleh membawa kepada kegagalan jantung atau kematian jantung.

Ini adalah kali pertama alat pengeditan gen ini telah diuji pada telur manusia berkualiti klinikal.

AdvertisementAdvertisement

Sekiranya salah satu daripada embrio ini ditanam ke rahim wanita dan dibenarkan sepenuhnya, bayi akan bebas daripada variasi penyebab penyakit gen ini.

Perubahan berfaedah jenis ini juga akan diturunkan kepada generasi akan datang.

Tiada embrio dalam kajian ini ditanam atau dibenarkan untuk berkembang. Tetapi kejayaan eksperimen ini memberikan gambaran tentang kemungkinan CRISPR-Cas9.

Akan tetapi, kita akan dapat gen-edit dunia kita bebas daripada penyakit?

Bagaimana pengeditan gen berfungsi

Menurut Yayasan Penyakit Genetik, terdapat lebih daripada 6,000 gangguan genetik manusia.

AdvertisementAdvertisement

Para saintis secara teorinya menggunakan CRISPR-Cas9 untuk membetulkan mana-mana penyakit ini dalam embrio.

Untuk melakukan ini, mereka memerlukan sekeping RNA yang sesuai untuk menargetkan bahan genetik yang sesuai.

Enzim Cas9 memotong DNA di tempat itu, yang membolehkan ahli-ahli saintifik membuang, membaiki, atau menggantikan gen tertentu.

Iklan

Sesetengah penyakit genetik, mungkin lebih mudah untuk merawat dengan kaedah ini daripada yang lain.

"Kebanyakan orang memberi tumpuan, sekurang-kurangnya pada awalnya, mengenai penyakit di mana benar-benar ada satu gen yang terlibat - atau bilangan gen terhad - dan mereka benar-benar dipahami dengan baik," Megan Hochstrasser, PhD, pengurus komunikasi sains di Institut Genomik Inovatif di California, memberitahu Healthline.

AdvertisementAdvertisement

Penyakit yang disebabkan oleh mutasi dalam satu gen termasuk penyakit sel sabit, fibrosis kistik, dan penyakit Tay-Sachs. Ini menjejaskan berjuta-juta orang di seluruh dunia.

Jenis penyakit ini, bagaimanapun, jauh melebihi jumlah penyakit seperti penyakit kardiovaskular, diabetes, dan kanser, yang membunuh berjuta-juta orang di seluruh dunia setiap tahun.

Genetik - bersama-sama dengan faktor persekitaran - juga menyumbang kepada obesiti, penyakit mental, dan penyakit Alzheimer, walaupun saintis masih berusaha memahami secara tepat bagaimana.

Iklan

Pada masa ini, kebanyakan kajian CRISPR-Cas9 memfokuskan kepada penyakit yang lebih mudah.

"Terdapat banyak perkara yang perlu diusahakan dengan teknologi untuk mendapatkan tempat di mana kita boleh menggunakannya untuk salah satu daripada penyakit polygenic ini, di mana beberapa gen menyumbang atau satu gen mempunyai banyak kesan, "Kata Hochstrasser.

IklanAdvertisement

Memperlakukan orang dewasa dan anak-anak, bukan embrio

Walaupun "bayi pereka" mendapat banyak perhatian media, banyak kajian CRISPR-Cas9 difokuskan di tempat lain.

"Kebanyakan orang yang bekerja pada ini tidak bekerja dalam embrio manusia," kata Hochstrasser. "Mereka cuba memikirkan bagaimana kita dapat membangunkan rawatan untuk orang yang sudah mendapat penyakit. "

Rawatan jenis ini akan memberi manfaat kepada kanak-kanak dan orang dewasa yang sudah hidup dengan penyakit genetik, serta orang yang mengidap kanser.

Pendekatan ini juga boleh membantu 25 juta hingga 30 juta orang Amerika yang mempunyai satu daripada lebih daripada 6, 800 penyakit jarang berlaku.

"Pengeditan gen adalah pilihan yang sangat kuat untuk penderita penyakit jarang," kata Hochstrasser. "Anda secara teoritis boleh melakukan percubaan klinikal fasa I dengan semua orang di dunia yang mempunyai keadaan [jarang] tertentu dan menyembuhkan semua jika ia berfungsi. "

Penyakit jarang berlaku menjejaskan kurang daripada 200,000 orang di Amerika Syarikat pada suatu masa tertentu, yang bermaksud terdapat kurang insentif bagi syarikat farmasi untuk membangunkan rawatan.

Penyakit-penyakit yang kurang biasa ini termasuk fibrosis sista, penyakit Huntington, kemudaratan otot, dan jenis kanser tertentu.

Penyelidik tahun lepas di University of California Berkeley membuat kemajuan dalam membangunkan terapi ex vivo - di mana anda mengambil sel keluar dari seseorang, mengubah suai mereka, dan meletakkannya kembali ke dalam badan.

Rawatan ini adalah untuk penyakit sel sabit. Dalam keadaan ini, mutasi genetik menyebabkan molekul hemoglobin melekat bersama-sama, yang mengubah sel darah merah. Ini boleh menyebabkan penyumbatan dalam saluran darah, anemia, sakit, dan kegagalan organ.

Para penyelidik menggunakan CRISPR-Cas9 untuk sel stem jurutera genetik untuk memperbaiki mutasi penyakit sel sabit. Mereka kemudian menyuntik sel-sel ini ke dalam tikus.

Sel stem berpindah ke sumsum tulang dan berkembang menjadi sel darah merah yang sihat. Empat bulan kemudian, sel-sel ini masih boleh dijumpai dalam darah tikus.

Ini bukan penyembuhan penyakit ini, kerana tubuh akan terus membuat sel darah merah yang mempunyai mutasi penyakit sel sabit.

Tetapi penyelidik berpendapat bahawa jika sel stem yang cukup sihat berakar pada sumsum tulang, ia dapat mengurangkan keterukan gejala penyakit.

Lebih banyak kerja diperlukan sebelum penyelidik boleh menguji rawatan ini pada orang.

Sekumpulan penyelidik China menggunakan teknik yang sama tahun lalu untuk merawat orang dengan bentuk kanser paru-paru - percubaan klinikal pertama seumpamanya.

Dalam percubaan ini, penyelidik mengubah sel-sel imun pesakit untuk melumpuhkan gen yang terlibat dalam menghentikan tindak balas imun sel.

Penyelidik berharap bahawa, sekali disuntik ke dalam badan, sel-sel imun yang disunting secara genetik akan melancarkan serangan yang lebih kuat terhadap sel-sel kanser.

Jenis terapi ini mungkin juga berfungsi untuk penyakit darah, kanser, atau masalah kekebalan tubuh yang lain.

Tetapi penyakit tertentu akan lebih mencabar untuk merawatnya.

"Jika anda mempunyai gangguan otak, sebagai contoh, anda tidak boleh mengeluarkan otak seseorang, melakukan pengeditan gen dan kemudian memasukkannya semula," kata Hochstrasser. "Oleh itu, kita perlu memikirkan bagaimana untuk mendapatkan reagen-reagen ini ke tempat-tempat yang mereka perlukan untuk berada di dalam badan. "

Mencegah penyakit manusia secara tidak langsung

Tidak semua penyakit manusia disebabkan oleh mutasi dalam genom kita.

Penyakit bawaan vektor seperti malaria, demam kuning, demam denggi, dan sakit tidur membunuh lebih dari 1 juta orang di seluruh dunia setiap tahun.

Banyak penyakit ini disebarkan oleh nyamuk, tetapi juga oleh kutu, lalat, kutu, dan siput air tawar.

Para saintis sedang berusaha untuk menggunakan pengeditan gen untuk mengurangkan penyakit ini terhadap kesihatan orang di seluruh dunia.

"Kami berpotensi untuk menghilangkan malaria oleh nyamuk kejuruteraan yang tidak dapat memancarkan parasit yang menyebabkan malaria," kata Hochstrasser. "Kita boleh melakukan ini menggunakan teknik CRISPR-Cas9 untuk menolak sifat ini melalui penduduk nyamuk seluruhnya dengan cepat. "

Para penyelidik juga menggunakan CRISPR-Cas9 untuk membuat makanan" pereka ".

DuPont baru-baru ini menggunakan pengeditan gen untuk menghasilkan pelbagai jenis waxy jagung yang mengandungi jumlah kanji yang lebih tinggi, yang mempunyai kegunaan dalam makanan dan industri.

Tanaman yang diubahsuai juga dapat membantu mengurangkan kematian akibat kekurangan zat makanan, yang bertanggungjawab untuk hampir separuh daripada semua kematian di seluruh dunia di kalangan kanak-kanak di bawah 5.

Para saintis berpotensi menggunakan CRISPR-Cas9 untuk membuat jenis makanan baru yang tahan perosak, tahan kemarau, atau mengandungi lebih banyak mikronutrien.

Salah satu faedah CRISPR-Cas9, berbanding kaedah pembiakan tumbuhan tradisional, adalah membolehkan para saintis memasukkan satu gen dari tumbuhan liar yang berkaitan kepada pelbagai ramuan, tanpa ciri-ciri lain yang tidak diingini.

Pengeditan gen dalam bidang pertanian juga boleh bergerak dengan lebih cepat daripada penyelidikan di kalangan orang ramai kerana tidak memerlukan tahun percubaan klinik, haiwan, dan manusia.

"Walaupun tumbuhan tumbuh agak perlahan," kata Hochstrasser, "ia lebih cepat mendapatkan [tumbuhan kejuruteraan genetik] ke dunia daripada melakukan percubaan klinikal pada orang. "

Keprihatinan keselamatan dan etika

CRISPR-Cas9 adalah alat yang berkuasa, tetapi ia juga menimbulkan kebimbangan.

"Terdapat banyak perbincangan sekarang mengenai cara terbaik untuk mengesan apa yang dipanggil 'kesan sasaran luar'," kata Hochstrasser. "Inilah yang berlaku apabila protein [Cas9] memotong di tempat yang sama seperti di mana anda mahu dipotong. "

Potongan sasaran tidak dapat menyebabkan masalah genetik yang tidak dijangka yang menyebabkan embrio mati.Suntikan dalam gen yang salah juga boleh mencetuskan penyakit genetik yang sama sekali baru yang akan diteruskan ke generasi akan datang.

Walaupun menggunakan CRISPR-Cas9 untuk memodifikasi nyamuk dan serangga lain menimbulkan kebimbangan keselamatan - seperti apa yang berlaku apabila anda membuat perubahan besar-besaran kepada ekosistem atau sifat dalam populasi yang tidak terkawal.

Terdapat juga banyak isu etika yang datang dengan mengubah embrio manusia.

Jadi akan CRISPR-Cas9 membantu menghilangkan dunia penyakit?

Tidak syak lagi bahawa ia akan membuat penyok yang besar dalam banyak penyakit, tetapi tidak mungkin menyembuhkan mereka semua dalam masa terdekat.

Kami sudah mempunyai alat untuk mengelakkan penyakit genetik - seperti pemeriksaan genetik awal janin dan embrio - tetapi ini tidak digunakan secara universal.

"Kami masih tidak mengelakkan banyak penyakit genetik, kerana ramai yang tidak tahu bahawa mereka mempunyai mutasi yang boleh diwarisi," kata Hochstrasser.

Sesetengah mutasi genetik juga berlaku secara spontan. Ini berlaku dengan banyak kanser yang disebabkan oleh faktor alam sekitar seperti sinaran UV, asap tembakau, dan bahan kimia tertentu.

Orang juga membuat pilihan yang meningkatkan risiko penyakit jantung, strok, obesiti, dan diabetes.

Jadi, kecuali ahli-ahli sains boleh menggunakan CRISPR-Cas9 untuk mencari rawatan untuk penyakit gaya hidup ini - atau orang jurutera secara genetik untuk berhenti merokok dan mula berbasikal untuk bekerja - penyakit ini akan berlarutan dalam masyarakat manusia.

"Perkara-perkara seperti ini selalu perlu dirawat," kata Hochstrasser. "Saya tidak fikir ia realistik untuk berfikir kita akan menghalang semua penyakit daripada berlaku di dalam manusia. "