CRISPR-Cas9 — это механизм редактирования генов, основанный на природном наборе последовательностей ДНК, обнаруженных у бактерий . Хотя эта технология все еще находится в зачаточном состоянии, в последние несколько лет она привлекла большое внимание благодаря своей точности и гибкости, а также относительно низкой стоимости. Вы даже можете купить свой собственный набор CRISPR-Cas9 за несколько сотен долларов и использовать его для модификации ДНК практически любым возможным способом.
От устойчивых к вредителям культур до дизайнерских младенцев и постоянного лечения таких болезней, как рак, можно только представить, что можно сделать с помощью такой технологии, особенно в руках опытных исследователей, которые знают, что они делают.
10. Изменить еду
Повышение урожайности и питательной ценности существующих продовольственных культур является серьезной задачей будущего из-за таких факторов, как изменение климата и постоянно растущее население. Хотя CRISPR — не единственный метод, направленный на решение этой проблемы, он является одним из самых многообещающих, поскольку предоставляет доступ к редактированию генов небольшим и независимым производителям по всему миру.
Хотя пройдет некоторое время, прежде чем вы увидите совершенно новые фрукты и овощи, изготовленные с помощью CRISPR, в вашем местном супермаркете, это не так уж и далеко в будущем. Некоторые сорта фруктов и овощей , модифицированных с помощью CRISPR , уже можно купить в некоторых местах по всему миру, и в ближайшее время появится еще много экспериментальных сортов.
По-прежнему существуют некоторые этические проблемы, связанные с тем, что следует и не следует редактировать, особенно в отношении более сложных источников пищи, таких как животные. Чтобы решить их, страны по всему миру работают над различными типами правил , чтобы контролировать редактирование генов для продуктов питания, что должно сделать их более безопасными и надежными для массового производства и потребления.
9. Искоренить малярию
Малярия является одной из самых смертоносных болезней, переносимых насекомыми во всем мире, от которой в среднем ежегодно умирают сотни тысяч людей , особенно в тропических и субтропических регионах Африки с высоким уровнем риска. CRISPR обеспечивает одно из многих постоянных решений проблемы, поскольку его можно использовать для разработки чего-то, называемого генным драйвом , который затем может изменить весь генофонд комаров, чтобы полностью избавиться от болезни.
Очевидно, что это не так просто, как кажется, хотя ранние эксперименты были многообещающими. В недавнем исследовании исследователи из различных учреждений в Великобритании и Италии сделали что-то похожее на популяцию Anopheles gambiae — вида комаров, ответственного за наибольшее количество случаев заболевания в странах Африки к югу от Сахары. Модификация CRISPR привела к полному уничтожению целевой группы в течение года, доказав, что это возможно. Хотя до полного искоренения болезни еще далеко, поскольку для этого потребуется повторить эксперимент в гораздо большем масштабе, это определенно шаг в правильном направлении.
8. Биотопливо
Придумывание чистых, устойчивых способов производства энергии станет серьезной проблемой в будущем, если это уже не так. Биотопливо является многообещающим решением, поскольку оно встречается в природе и оставляет минимальный след в окружающей среде. Однако их сложно производить массово, особенно в масштабах производства, о которых мы говорим.
CRISPR обеспечивает возможное решение, поскольку позволяет исследователям придумывать новые способы модификации генома природного биотоплива. Это растущая область исследований, в которой несколько команд изучают различные способы внедрения протокола CRISPR в процесс производства биотоплива. Ранние эксперименты с некоторыми видами биотоплива, такими как микроводоросли, были успешными, когда исследователи смогли изменить ДНК нескольких известных видов микроводорослей с помощью редактирования CRISPR-Cas9.
7. КАМЕРА1
CAMERA1 — это новая технология, созданная группой ученых из Гарварда и Массачусетского технологического института. Используя последовательность CRISPR, он превращает клетки в нечто вроде «черного ящика», который может записывать изменения на уровне ДНК, что затем можно использовать для отслеживания происхождения ряда генетических особенностей. Запись этих вариаций в режиме реального времени может однажды позволить нам понять первопричины хронических заболеваний, таких как рак, поскольку КАМЕРА 1, возможно, является первой технологией, которая дает нам окно в режиме реального времени для полного жизненного цикла клетки.
Возможности безграничны, хотя, как и все другие технологии CRISPR, CAMERA1 все еще находится на ранних стадиях. Как и CRISPR, его также можно использовать в качестве основы для создания других приложений в будущем.
6. ДЕТЕКТОР
Как и CAMERA, DETECTR использует технологию CRISPR, чтобы создать совершенно новое собственное приложение. Разработанный как инструмент обнаружения любой генетической информации, которую вы вводите в него, DETECTR вскоре может оказаться революционным инструментом для раннего выявления серьезных заболеваний.
В одном из экспериментов DETECTR был использован для обнаружения вируса ВПЧ — известной возможной причины рака шейки матки — среди других случайных типов вирусных штаммов, и он оказался довольно хорош в этом. Этот же метод может быть усовершенствован для выявления ранних признаков таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера или даже рака. DETECTR также успешно использовался для разработки точного метода обнаружения Covid , который может пригодиться во время будущих вспышек.
5. Исправить хроническую боль
По данным CDC, около 50 миллионов человек только в США страдают от хронической боли, и с возрастом она обычно ухудшается. Удивительно, но современная медицина предлагает мало надежных лекарств от него, даже если это серьезная повседневная проблема для тех, кто от него страдает.
CRISPR обеспечивает возможное долгосрочное решение, поскольку его можно использовать для изменения генетической структуры пораженного участка и постоянного уменьшения боли. Несколько исследователей из Университета штата Юта придумали способ включать и выключать определенные гены, используя их для отключения механизма воспаления, который вызывает хроническую боль в случаях деформации диска. Этот метод все еще находится на ранней стадии, и существует множество нормативных препятствий, прежде чем он будет полностью реализован, хотя исследователи уверены, что пройдет не более 10-15 лет , прежде чем он будет широко использоваться для лечения изнурительных состояний, вызывающих длительные хронические заболевания. боль.
4. Вылечить ВИЧ/СПИД
Эпидемия ВИЧ, безусловно, является одной из самых продолжительных вспышек заболеваний за все время: по оценкам, общее число погибших на сегодняшний день составляет около 40 миллионов человек . Патоген — тип ретровируса — до сих пор доказал свою устойчивость к любому типу лечения. На самом деле мы даже не понимаем, как функционирует вирус ВИЧ, особенно механизм, который он использует для заражения и распространения среди клеток человека.
Это похоже на неизлечимую болезнь, хотя CRISPR предлагает один из возможных способов ее искоренения. Одна группа исследователей из Северо-Западного университета в Иллинойсе использовала эту технологию для идентификации генов, связанных с ВИЧ-инфекцией, которые в конечном итоге можно было бы отключить , чтобы навсегда уменьшить наихудшие последствия вируса.
Команда планирует в конечном итоге изолировать все клеточные и генетические факторы, ответственные за ВИЧ-инфекцию, надеясь однажды искоренить болезнь, которая до сих пор поражает более 1,5 миллиона человек во всем мире.
3. Устойчивость к антибиотикам
Устойчивость к антибиотикам является серьезной проблемой для медицинских работников. Из-за распространения почти всех мыслимых видов антибиотиков патогены становятся все более устойчивыми к известным лекарствам, поскольку антибиотики превращают их в суперразновидности повседневных болезней. Согласно отчету Lancet , только в 2019 году устойчивые к антибиотикам заболевания могли привести к более чем 5 миллионам смертей во всем мире, что делает их одной из основных причин смерти в целом.
Хотя не существует быстрых решений многогранной, растущей проблемы устойчивых к антибиотикам патогенов, CRISPR может предложить несколько долгосрочных решений. Например, группа ученых из Канады недавно отключила устойчивые к антибиотикам гены внутри определенных типов бактерий во время одного из своих исследований, только это было сделано на мышах , а не на людях. Другие усилия в том же направлении связаны с так называемыми бактериофагами — типом вируса, заражающего бактерии, — который можно модифицировать с помощью CRISPR, чтобы атаковать устойчивые к антибиотикам области вредоносных патогенов и обезвреживать их.
2. Воскрешение вымерших животных
Возвращение животных из мертвых не всегда может быть таким крутым, как кажется, что достаточно доказывает франшиза «Парк Юрского периода» , хотя это может иметь свое применение. Если бы это было возможно, эта идея позволила бы нам изучить — и, возможно, даже заселить планету — давно вымершими видами, и даже могла бы открыть дверь для дальнейших исследований в области высших искусств воскрешения человека.
Многие команды работают над этим, хотя ни одна из них еще не смогла воскресить мертвый вид. Серьезной проблемой является доступность полного генома указанного вида, необходимого для любого редактирования CRISPR. Один американский генетик, Джордж Черч , уверен, что его команда сможет воскресить шерстистого мамонта к 2027 году , поскольку в настоящее время они определяют все черты, которые отличают виды мамонтов от слонов, которых мы имеем сейчас, и которые затем можно было бы использовать для воспроизведения их на Земле. уровень ДНК.
1. Взломать ДНК человека
Впервые CRISPR позволил независимым исследователям возиться со строительными блоками самой жизни, попутно поднимая множество этических и моральных вопросов. Очевидно, что как только эта технология выйдет из-под контроля, она неизбежно будет использоваться для немыслимого — для модификации самого человеческого генома.
Вполне возможно, что уже при нашей жизни ученые смогут контролировать широкий спектр человеческих генетических выражений с помощью CRISPR , включая устойчивость к определенным заболеваниям, черты лица, атлетизм, интеллект или любую другую особенность, которую мы считаем естественной. На данный момент это вопрос этики, поскольку технология в значительной степени уже существует. В частности, в Китае несколько экспериментов доказали жизнеспособность модификаций генома человека с помощью CRISPR, и результаты также были многообещающими.
