נגיפי בקטריופאג שמדביקים תאי חיידקים, נגיפי חיידקים. מתוך www.shutterstock.com
כיום, הקהילה המדעית נדהמת מהאפשרות ליצור עריכת גנים בני אדם "מעצבים". עריכת גנים עשויה להיות בעלת תוצאה גדולה יותר משינויי אקלים, או אפילו לתוצאות של שחרור אנרגיית האטום.
CRISPR הוא ראשי תיבות של אשכולות חוזרים קצרים על פני אשכולות מקובצים באופן קבוע. זוהי מערכת החיסון שפיתחו חיידקים כדי להגן על עצמם מפני זיהומים על ידי בקטריופאגים - צורת החיים הנפוצה ביותר על פני כדור הארץ.
קטן יותר מכל צורת חיים ידועה
בקטריופאגים התגלו בפריז על ידי פליקס ד'רל ב מכון פסטר בשנת 1917. הוא חקר קבוצת משנה של חולים שהחלימו באופן ספונטני מדיזנטריה. ד'הרל הציע כי אנטי מיקרוב קטן יותר מכל צורת חיים ידועה הרג את החיידקים בחולים נגועים. הוא הוכיח סופית את קיומה של צורת חיים חדשה זו, וכינה אותם בקטריופאגים: נגיפים שתוקפים חיידקים.
הבקטריופאג נחקר באופן אינטנסיבי: זה יופי התגלה במיקרוסקופ האלקטרונים ו הגנום שלה היה צורת החיים הראשונה שרצפה.
תגובה להתקף בקטריופאג
בשנת 2007, רודולף בארנגו ופיליפ הורוואת מחברת ייצור המזון דניסקו שיתפו פעולה עם סילבן מוינו מאוניברסיטת לוואל כדי לפתור בעיה ארוכת שנים בייצור יוגורט. הם שאלו: מדוע חיידקים שהיו חיוניים לייצור יוגורט וגבינה רגישים להתקף בקטריופאג, וכיצד ניתן למנוע זאת?
Barrangou, Horvath ו Moineau עשה את גילוי מדהים שלחיידקים הייתה למעשה מערכת חיסונית.
CRISPR: מערכות חיסוניות חיידקיות נרכשות.
{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}
לאחר התקף בקטריופאג ראשוני, מספר קטן של חיידקים ששרדו יזהו את ה- DNA של החיידקים הפוגעים החדשים. החיידקים ששרדו היו מעלים תגובה חיסונית המובילה למותם של הבקטריופאגים. החיידקים ששרדו התקף פאג'ים ישבצו קטע של DNA בקטריופאג בתוך הגנום החיידקי שלהם כדי לשמש "זיכרון" לזיהום.
למקד ולנתק
Barrangou, Horvath ו- Moineau אז גילה כיצד בוטל החיידקים הפולשים. עם ההכרה בחיידק הפולש החדש, החיידקים היו מכוונים ומנתקים את ה- DNA של החיידק הפולש.
Fond de recherche de Québec: CRISPR-Cas9: L'origine de la découverte | סילבן מוין.
{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}
הביולוגים ג'ניפר דודנה ועמנואל שרפנטייר גילו עוד ש"מנחה " התפתח במערכת החיסון החיידקית. כל בקטריופאג ש- DNA שלו תואם לשבר הזיכרון שנרכש מזיהום קודם יוכר ונותק על ידי מכונת חיסול "מודרכת". יחד, מערכת החיסון החיידקית הכוללת שברי זיכרון של ה- DNA החיידקי ומכונת התגובה החיידקית מכונה מערכת CRISPR-Cas9.
ניצול מסחרי בעקבות הגילוי. Doudna, Charpentier ואחרים זיהו כי ניתן לנצל את המערכת הביולוגית החדשה הזו כדי לערוך גנים בכל צורת חיים.
מדע בוזמן: מהו CRISPR?
{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}
מערכת CRISPR-Cas9 אינה המערכת הראשונה לעריכת גנים שהתגלתה. הביוכימאי המנוח מייקל סמית ', בזמן שהיה באוניברסיטת קולומביה הבריטית, הוענק בשנת 1993 פרס נובל על גילוי אמצעי כימי לעריכת גנים עם יישומים רלוונטיים לסרטן ומחלות אחרות.
מדע UBC: מורשתו של ד"ר מייקל סמית '.
{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}
בקטריופאגים כפתרון פוטנציאלי
ד'הרל ציין כי ניתן להשתמש באותו בקטריופאג מבודד מחולים המחלימים מדיזנטריה כדי להגן על ארנבות מפני זיהום קטלני אחרת. בא לפני גילוי האנטיביוטיקה, תגליתו של ד'הארל עוררה השראה סינקלייר לואיס להציג טיפול בקטריופאגי של בני אדם שלו רומן זוכה פרס פוליצר מסגריית.
אחד מ אוספי החיידקים הגדולים ביותר בעולם נמצא באוניברסיטת Laval. סילבן מוינו הוא האוצר, והאוסף נקרא על שם פליקס ד'רל.
התקווה כעת היא שטיפול בקטריופאג עשוי להיחשב כפתרון פוטנציאלי ל עמידות לאנטיביוטיקה. עם זאת, כל הציפיות מטיפול בפאג 'מתגמדות מהניצול הנוכחי של ה- יתרונות מסחריים של מערכת CRISPR-Cas9.
כיום, השלכות של פתיחת תיבת פנדורה בפתח. היישום של מערכת CRISPR-Cas9 לייצור בני אדם מעוצבים באמצעות עריכת גנים "קו חיידקים" של ביציות אנושיות שנקטפו תיצור שינויים קבועים שנמשכים לאורך דורות עוקבים, והפחדים מפני פעולות אלה עשויים להיות דומים ל השלכות של לוחמה גרעינית ושינויי אקלים.
אך ישנם יישומים פוטנציאליים אחרים של CRISPR-Cas9 "שאינו נבט", כמו עריכת גנים של מחלות. זה הושג לאחרונה בהצלחה עבור ניוון שרירים בכלבים. בדומה למיתוס תיבת פנדורה, הפסימיות לגבי עריכת גנים "קו חיידקים" עשויה להיות מקוזזת על ידי התקווה לתועלת עתידית לאנושות.
{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}
על המחבר
ג'ון ברגרון, פרופסור אמריטוס רוברט רפורד ופרופסור לרפואה במקגיל, אוניברסיטת מקגיל. ג'ון ברגרון מכיר בתודה לקתלין דיקסון ככותבת משותפת.
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
