Connect with us

Pozdrav, koji sadržaj vas zanima?

Genetika

Revolucija u genskoj terapiji

Skupa, složena i vrlo rijetko izvođena procedura rezanja DNK ima ulogu u zamjeni oštećenih gena kako bi se izliječile genetske bolesti, ali i AIDS. No znanstvenici su došli do razvoja jednostavne, precizne i jeftine metode rezanja DNK koja bi mogla dovesti do značajnog preokreta u genetskoj medicini.

Nova tehnika prvi je put otkrivena prošle godine, ali kod rezanja DNK bakterija. To je otkriće, objavljeno kao znanstveni rad u lipnju 2012, već proglašeno izvanrednim kreativnim postignućem u pregledu znanstvenih doprinosa u 2012. godini časopisa Nature Biotechnology.

Prošli su tjedan izumitelji nove metode Jennifer Doudna s Howard Hughes medicinskog Instituta, Martin Jinek  sa Sveučilišta u Berkeleyju te Emmanuelle Charpentier iz Laboratorija za molekularne infekcije u Švedskoj, objavili dva nova rada u časopisu Science Express u kojem su dokazali uspješnost inovativne metode rezanja DNK i na ljudskim stanicama.

Veliku prepreku u istraživanjima i razvoju genske terapije kod ljudi predstavljaju upravo tehnike modifikacije gena koje su ujedno i osnovni preduvjet za cjelokupno razumijevanje biologije i ljudskog zdravlja.  Međutim, novom tehnikom rezanja DNK prijeći će se ta prepreka tako da će gotovo svi moći koristiti ovaj način genetskog reprogramiranja kod sisavaca, a sasvim vjerojatno i kod drugih eukariotskih organizama, izjavila je Doudna, profesorica molekularne i stanične biologije i kemije te istraživačica na Howard Hughes medicinskom Institutu i u Lawrence Berkeley Nacionalnom laboratoriju.

Objašnjava kako se na temelju zaprimljenih povratnih informacija može zaključiti da će ova metoda dovesti do revolucije u genetskom inženjeringu biljaka i životinja. Ne samo da programiranje čini jednostavnijim, već je vjerojatno jednako snažna kao i lančana reakcija polimeraze (PCR). George Church, profesor genetike na Harvardskoj medicinskoj školi i glavni autor jednog od članaka u Science Expressu, nadodaje kako će se zbog lakoće primjene i kompaktnosti ove tehnike omogućiti umnožavanje sitnih dijelova DNK u milijun primjeraka što će nadalje dovesti do velikih promjena u biološkim istraživanjima i medicinskoj genetici.

Princip nove metode rezanja DNK

Prethodne tehnike rezanja DNK koje koriste sintetiziranu cink-prstenastu nukleazu (ZFN) i protein TALEN (Transcription Activator-Like Effector Nucleases) časopis Science proglasio je jednim od 10 najvećih znanstvenih otkrića u 2012. godini. Također ih je imenovao “krstarećim raketama” budući da omogućuju istraživačima “slijetanje” na točno određen dio genoma i precizno rezanje dvostruke zavojnice DNK upravo na tom specifičnom mjestu. Pomoću takva dva reza moguće je ukloniti dio DNK te isporučiti stanici novi dio kojeg će ona ugraditi umjesto odrezanog. Na taj se način vrši zamjena mutiranih ili oštećenih gena zdravima. Klinička studija koju je provela bio-farmaceutska tvrtka Sangamo Biosciences  pokazala je kako zamjena specifičnog gena kod osoba zaraženih virusom HIV-a, može ih učiniti otpornima na AIDS.

Usporedbom nove tehnike, koja koristi enzim Cas9, s TALEN metodom, Church je dokazao kako je nova tehnika pet puta učinkovitija pri umetanju gena u stanice sisavaca. Tu razliku pripisuje veličini Cas9 koji je manji od TALEN proteina te je zbog toga pomoću njega moguće izrezati manji dio DNK. Budući da se manji dio DNK sastoji od kraćeg niza nukleotida, znači da će za prijenos slijeda nukleotida s alternativne, neoštećene DNK biti potrebna RNK s manje nukleotida što znatno olakšava modifikaciju i sintezu nove DNK. Ne samo da je pojednostavljuje, već je pomoću Cas9 moguće istovremeno reprogramirati stotine odsječaka DNK. Također je pokazano kako je ta tehnika manje toksična za stanice od ostalih metoda. Church izjavljuje kako je prerano proglasiti potpunu pobjedu nad proteinima TALEN i ZFN, ali nova tehnika djeluje obećavajuće.

Otkriće Cas9 enzima

Doudna je došla do otkrića Cas9 enzima dok je proučavala imunološki sustav bakterije koja je razvila enzim za rezanje DNK kao način obrane od virusa. Pomoću tog enzima bakterije izrežu virusnu DNK, ubace dijelove te DNK u vlastitu te iz nje proizvode RNK koja se veže za virus i deaktivira ga.

Za ovaj neobični antivirusni imunološki sustav Doudnu je zaintrigirao Jill Banfield, profesor znanosti o Zemlji i planetarnim sustavima na Berkeley Sveučilištu. No ona se u svojim istraživanjima usmjerila na proučavanje načina na koji stanice koriste RNK koje u biti predstavljaju prijepise gena iz DNK i esencijalne su za njenu sintezu i replikaciju.

Doudna je zajedno sa svojim suradnicima Jinek i Alexandrom East te Aaronom Cheng i Enbom Ma s Odjela za molekularnu i staničnu biologiju na Berkeley Sveučilištu, nastavila istraživati kako se pomoću kompleksa enzim-RNK reže dio DNK. Prvo se Cas9 protein spoji s dva kraja RNK, a potom se taj kompleks veže za jedan određeni dio DNK koji je određen RNK sekvencom. Istraživači su pojednostavnili opisani sustav kako bi koristili samo jedan dio RNK, umjesto čitavog, za ciljanje i rezanje posebnih dijelova bakterijske DNK, što su prikazali u prethodnom članku Science časopisa.

Osnovna je prednost ovog sustava korištenje samo jednog enzima za genetsku modifikaciju. Nije potrebno mijenjati enzim za svaki dio DNK koji želimo izrezati, već se on samo reprogramira pomoću različitih RNK prijepisa. U odnosu na metode korištene proteklih nekoliko desetljeća, ova je jednostavnija za osmišljavanje i provedbu, navodi Doudna.

Posljednja tri članka osvrću se na učinkovitost proučavanog bakterijskog sustava rezanja DNK u ljudskim stanicama. Iz djelomično nepoznatog bakterijskog imunološkog sustava razvija se tehnologija koja u potpunosti mijenja način na koji proučavamo stanice različitih životinja i biljaka te manipuliramo njima. Time se otvara put važnim znanstvenim otkrićima koji imaju značajan utjecaj na ljudsko zdravlje, ističe Doudna.

Izvor: University of California – Berkeley

Ostavi komentar

Leave a Reply

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Popularno

Znanost za početnike

Iako se s nama ne bi složila ekipa iz Flat Earth Societyja, Zemlja je okrugla. U redu, ne baš u pravom smislu riječi, ali...

Kemija

One nastaju u oblacima i to na temperaturama nižim od 0°C izravno iz vodene pare u zraku, a ne smrzavanjem vode kako se obično...

Znanost za početnike

Znanstvenici vjeruju da je u najvećem broju slučajeva uzročnik potresa mehanizam tektonike ploča, tj. kretanje litosferskih ploča i njihova međusobna interakcija.

Fizika

Jeste li oduvijek imali goruću želju putovati kroz vrijeme? Dobre vijesti! Putovanje kroz vrijeme je moguće. Zapravo, već to radite. Krećete se kroz vrijeme...

Fizika

Svima nam je dobro poznato da je Albert Einstein, jedan od najznačajnijih fizičara 20. stoljeća, bio uistinu zanimljiva i osebujna ličnost. No, jeste li...

Oglašavanje

Možda će vas zanimati

Arheologija i paleontologija

Misterij drevnih egipatskih mumija godinama fascinira ljude diljem svijeta, a sada su istraživači objavili nove fotografije koje prikazuju kako su vrlo vjerojatno izgledale. Istraživači...

Psihijatrija

Antidepresivi se najčešće koriste za liječenje osoba s umjerenom do teškom depresijom. Međutim, do dvije trećine pacijenata s depresijom ne reagira u potpunosti na...

Zdravlje i Medicina

Metoda je daleko od toga da u skorije vrijeme bude testirana na ljudima

Zdravlje i Medicina

Do tog iznimnog pothvata su došli tako što su manipulirali s genetski modificiranim proteinom.

Oglašavanje