В последнее время много говорят о комарах ; в частности, генно-инженерный сорт. Этим летом группа ученых из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и Вашингтонского университета впервые применила метод борьбы со зрением комаров, из-за чего им стало очень трудно находить человеческие цели .
Как они совершили такой подвиг? Используя инструмент генной инженерии, известный как CRISPR .
«Изначально CRISPR был способом, которым бактерии развивались для борьбы с вирусами», - говорит Рафаэль Феррейра, инженер-геномик из Гарвардской медицинской школы. CRISPR, который часто сравнивают с парой «молекулярных ножниц», использует специализированные белки, называемые Cas - сокращение от CRISPR-ассоциированных ферментов, чтобы разрезать нити ДНК или РНК в точном, заранее запрограммированном месте. Затем система может вставить или удалить желаемый ген в этом сайте и виола : организм, редактируемый геном.
CRISPR открывает целый мир возможностей, в том числе многие - например, ослепляющие комары - в сфере здоровья человека. Но это еще не все, для чего он используется. «У нас так много вариантов этой технологии, что она позволяет нам проводить любые возможные виды генной инженерии», - говорит Феррейра.
Вот некоторые из самых безумных способов, с помощью которых ученые применяют CRISPR внутри (и, возможно, за пределами) лаборатории.
1. Выращивание острых помидоров и кофейных зерен без кофеина
Представьте, что вы кусаете созревший в виноградной лозе помидор. Какие вкусы приходят в голову? Милая? Кислый, может быть, немного пикантный? Как насчет острого?
Благодаря международной команде генетиков, это может стать будущим вкусовым профилем скромного помидора. Исследователи из Бразилии и Ирландии предложили CRISPR как средство активации спящих капсаициноидных генов в растениях томатов, той же генетической последовательности, которая дает перцу чили свое удовольствие. Помимо создания идеальной кровавой Мэри, растения обещают экономичную альтернативу традиционным перцам , которые, как известно, сложно выращивать.
CRISPR также может улучшить вашу повседневную привычку завтракать - или уменьшить ее. Британская компания Tropic Biosciences в настоящее время разрабатывает кофейные зерна без кофеина. Это большое дело, потому что сегодняшние кофейные зерна нужно обезжирить химически, обычно замачивая их в этилацетате или метиленхлориде (также входит в состав смывки краски). Эта жесткая химическая ванна удаляет как кофеин из зерен, так и большую часть их вкуса. Кофе CRISPR обещает чашку Джо без дрожания со всеми жареными качествами full-caf.
2. Приготовление вина без похмелья
Если вы когда-нибудь мечтали провести ночь в городе, не страдая от головокружительного похмелья на следующее утро, возможно, вам повезло. Команда ученых из Университета Иллинойса использовала свои генетические ножницы, чтобы повысить пользу для здоровья от штамма дрожжей, используемых для ферментации вина, и вырезали гены, ответственные за головные боли следующего дня.
Saccharomyces дрожжи , дрожжи в вопросе, является полиплоидным организмом,означаетчто он имеет много копий каждый гена (в отличие от обычных два). Эта особенность делает дрожжи одновременно очень адаптируемыми и чрезвычайно сложными для генетической инженерии с использованием старых методов, которые могли нацеливаться только на одну копию гена за раз.
Но CRISPR позволяет генетическим инженерам обрабатывать каждую версию гена за один раз. По сравнению со старыми технологиями, «сложность того, что вы можете делать с CRISPR, намного выше, - говорит Феррейра, - все дело в эффективности».
Используя его, команда из Иллинойса смогла увеличить количество полезного для сердца ресвератрола в своем вине, оставив похмелье на полу в монтажной.
3. All Bull, No Fight.
Когда дело доходит до животноводства, рога обычно не подходят. На взрослом быке они представляют опасность для фермера, другого крупного рогатого скота, а иногда и для самого животного.
Традиционно, роговой рогатый скот выращивают на фермах, уничтожая роговые клетки на лбу животного, расположенные на двух костных выступах, называемых роговыми зачатками. Почки разрушаются одним из нескольких различных болезненных способов: старомодными добрыми ножами, горячим утюгом, электричеством или едкими веществами, такими как гидроксид натрия. Эти методы иногда могут привести к обезображиванию лица или повреждению глаз. Но CRISPR может предложить более этичную альтернативу.
Используя CRISPR, ученые сконструировали ген безрогости у крупного рогатого скота , эффективно устраняя необходимость в процедурах удаления рогов у этих животных. Что еще более интересно, некоторые из этих генетически отредактированных быков смогли передать этот признак своему потомству, что имеет решающее значение для сохранения этого признака в популяции. В научных кругах это было воспринято как потенциально огромный успех: настолько, что генетик Элисон Л. Ван Эненнам из Калифорнийского университета Дэвис написала об этом эссе в журнале Nature, назвав удаление рогов "серьезной заботой о благополучии животных. приоритет »и выступая за продолжение исследований .
Исторически сложилось так, что широкая общественность испытывала меньший энтузиазм по поводу генетически модифицированных сельскохозяйственных культур и домашнего скота, хотя недавние исследования показывают, что это отношение может измениться . Но что, если CRISPR использовался для чего-то менее «Сети Шарлотты» и немного большего «Парка Юрского периода»?
4. Воскрешение потерянных видов
Возможно, наиболее широкое применение CRISPR на данный момент - это его способность восстанавливать целые виды из мертвых. И прямо сейчас ведутся серьезные разговоры о возрождении одного конкретного вида: странствующего голубя .
Пассажирские голуби бродили по лесам Северной Америки стаями в сотни миллионов человек, затемняя небеса и проносясь сквозь подлесок, в том, что защитник природы Альдо Леопольд назвал «пернатой бурей». Однако это начало меняться в 18-19 веках, когда европейские колонисты рассеялись по континенту.
Странствующие голуби были не только повсеместными, но и еще вкусными. На них массово охотились голодные евроамериканцы, как ради еды, так и ради спорта. Вероятно, это не было бы столь разрушительным для всей популяции птиц, если бы не люди одновременно уничтожили большую часть своих гнездовий. Эта жестокая комбинация привела к резкому упадку вида к началу 20 века. Последний известный странствующий голубь, птица по имени Марта , умер в неволе в 1914 году.
Теперь ученые ищут в CRISPR способ вернуть этих культовых птиц. Калифорнийская биотехнологическая организация Revive & Restore имеет специальный проект «Пассажирский голубь» , цель которого - восстановить вид путем изменения генома близкородственного ленточнохвостого голубя. В случае успеха, говорит группа, они могли бы использовать этот подход для воскрешения всех видов вымерших или находящихся под угрозой исчезновения существ, от черноногого хорька до шерстистого мамонта . Должны они или нет, это, конечно, все еще вопрос некоторых дискуссий, но нельзя отрицать, что CRISPR сделал научную фантастику возможной.
Вот это интересно:
В 2020 году Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна были удостоены Нобелевской премии по химии за новаторскую технологию CRISPR, что сделало их шестой и седьмой женщинами, когда-либо получившими эту награду.
