Umut veren hayvanlar

Umut veren hayvanlar

Oleg Makarov
"Popüler Mekaniği" №4, 2016

Doğanın insanlara bahşettiği en kötü hastalıklardan biri genetiktir. Hastalıkların – bakteri ve virüslerin etkenleri – ile başarılı bir şekilde baş edebilirsiniz, fakat eğer sorun insan genomunda doğarsa, hastaya yardım etmek son derece zordur. Modern bilim inatla mutasyona uğramış genleri "tamir" etme fırsatını arıyor.

Duchenne miyodistrofisi seyrek, ancak hala nispeten yaygın genetik hastalıklardan biridir. Hastalık genellikle erkeklerde üç ila beş yaşta teşhis edilir, ilk başta sadece tıkanıklıklarda kendini gösterir, bu tür miyodistrofiden muzdarip olan on yaşına kadar yürüyemez, 20-22 yaşlarında hayatı sona erer. X kromozomunda bulunan distrofin geninin bir mutasyonundan kaynaklanır. Kas hücresinin zarını kontraktil liflerle bağlayan bir proteini kodlar. Fonksiyonel olarak, bu, hücre zarının düzgün bir şekilde azaltılmasını ve bütünlüğünü sağlayan bir tür yaydır. Genlerdeki mutasyonlar iskelet kas dokusu, diyafram ve kalbin distrofisine yol açar. Hastalığın tedavisi palyatiftir ve sadeceBazı acılarını hafifletmek. Bununla birlikte, genetik mühendisliğinin gelişmesiyle, tünelin sonunda bir ışık ortaya çıktı.

Savaş ve barış hakkında

Gen terapisi, genetik hastalıkların tedavisi için nükleik asit bazlı yapıların hücrelere ulaştırılmasıdır. Bu terapi ile DNA ve RNA düzeyinde genetik problemi düzeltebilir ve istenen proteinin ekspresyon sürecini değiştirebilirsin. Örneğin, DNA, bir fonksiyonel proteinin sentezlendiği bir düzeltilmiş diziye sahip bir hücreye verilebilir. Aksine, belirli genetik sekansların silinmesi de mümkündür ve bu da bir mutasyonun zararlı etkilerini azaltmaya yardımcı olacaktır. Teoride, bu basittir, ancak uygulamada gen terapisi, mikronun nesnesiyle çalışmak için en karmaşık teknolojilere dayanır ve moleküler biyoloji alanında gelişmiş bilgi birikiminin birleşimidir.

“Mutasyonları Duchenne miyodistrofisi üreten distrofin geni çok büyük” diyor biyoteknoloji şirketi Marlin Biotech'in biyoloji direktörü Vadim Zhernovkov. romanında "Savaş ve Barış".Ve destandaki bazı önemli sayfaları çıkardığımızı hayal edelim. Bu sayfalarda önemli olaylar açıklanıyorsa, kitabın anlaşılması zaten zor olacaktır. Fakat gen daha karmaşıktır. Savaş ve Barış'ın başka bir kopyasını bulmak kolaydır ve sonra eksik sayfalar okunabilir. Fakat distrofin geni X kromozomundadır ve erkeklerde yalnızdır. Böylece, erkeklerde cinsiyet kromozomlarında, genin sadece bir kopyası doğumda saklanır. Almak için başka bir yer yok.

Son olarak, proteini RNA'dan sentezlerken, okuma çerçevesini korumak önemlidir. Okuma çerçevesi, üç nükleotidin hangi grubunun bir protein olarak bir amino aside karşılık gelen bir kodon olarak okunduğunu belirler. Üç nükleotidin bir katı olmayan bir DNA fragmanının geninde bir delesyon varsa, bir okuma çerçevesi kayması gerçekleşir – kodlama değişir. Bu durum, yırtılmış sayfalardan sonra kalan tüm kitapta, tüm harflerin sıradakiler tarafından alfabetik sırayla değiştirileceği durumla karşılaştırılabilir. Anlamsız ol. Bu yanlış bir sentezlenmiş protein ile aynı şey. "

Biyomoleküler sıva

Normal protein sentezini geri kazandırmak için etkili olan gen terapisi yöntemlerinden biri, kısa nükleotit sekanslarını kullanan ekzonları atlamaktır.Marlin Biotech'te, bu yöntem kullanılarak distrofin geni ile çalışan teknoloji geliştirilmiştir. Bilindiği gibi, transkripsiyon (RNA sentezi) sürecinde, her ikisi de protein kodlayan bölgeleri (eksonlar) ve kodlanmamış (intronlar) içeren, ilk olarak prematrix RNA olarak adlandırılır. Daha sonra, ekleme işlemi, intronların ve eksonların ayrıldığı ve sadece ekzonlardan ibaret olan "olgun" bir RNA'nın oluşumu sırasında başlar. Bu noktada, bazı ekzonlar özel moleküller yardımıyla "örtülü" olabilir. Sonuç olarak, olgun RNA'da, kurtulmayı tercih edeceğimiz kodlama bölgeleri olmayacak ve böylece okuma çerçevesi restore edilecek, protein sentezlenecektir.

"Bu teknolojide hata ayıkladık. in vitro, – diyor Vadim Zhernovkov, – Duchenne miyodistrofisi olan hastaların hücrelerinden elde edilen hücre kültürlerinde. Ancak bireysel hücreler bir organizma değildir. Hücre süreçlerini istila ederken, etkileri canlı olarak gözlemlemeliyiz, fakat insanları etik, organizasyonel olmak üzere çeşitli nedenlerle test etmek mümkün değildir. Bu nedenle, bir laboratuar hayvanına dayanan belirli mutasyonlarla bir Duchenne miyodistrofisi modelinin elde edilmesi gerekli hale gelmiştir. "

Microworld nasıl

Transgenik fareler, ciddi insan genetik hastalıklarının canlı modellerini oluşturmanıza izin verir. İnsanlar bu minik yaratıklara minnettar olmalı.

Transgenik hayvanlar, laboratuarda elde edilen hayvanlar olup, genomunda bilinçli olarak bilinçli değişiklikler yapılır. Geçen yüzyılın 70'lerinde, transgenlerin yaratılmasının, genlerin ve proteinlerin işlevlerini incelemek için en önemli yöntem olduğu ortaya çıktı. Tamamen genetik olarak değiştirilmiş bir organizmanın elde edilmesi için en erken yöntemlerden biri, döllenmiş yumurtanın zigotlarının pronükleusuna ("çekirdeğin öncüsü") DNA'nın enjeksiyonu idi. Bu mantıksaldır, çünkü bir hayvanın genomunu gelişiminin en başında değiştirmek en kolay yoldur.

Kuyumcular kıskançtır. Pronükleus zigotuna DNA enjeksiyonu en eski ve en geleneksel transgenik teknolojilerden biridir. Enjeksiyon, 400 kat büyütmeli mikroskop altında ultra ince iğneler kullanılarak yapılır.

Zigotun çekirdeğinin içine enjekte edilmesi çok belirgin olmayan bir işlemdir, çünkü mikrokalslardan söz ediyoruz. Fare yumurta hücresi, 100 mikron çapa sahiptir ve pronükleus 20 um'dir. Operasyon, 400 kat büyütmeli bir mikroskop altında gerçekleşir, ancak enjeksiyon en elle yapılan çalışmadır.Tabii ki, “enjeksiyon” için geleneksel bir şırınga kullanılmaz, ancak gen materyalinin toplandığı içi boş bir kanallı özel bir cam iğne kullanılır. Bir uç elde tutulabilir, diğeri ise – ultra ince ve keskin – neredeyse çıplak gözle görünmez. Kuşkusuz, borosilikat camın bu kadar hassas bir yapısı uzun süre depolanamaz, bu nedenle laboratuvarın kullanımında, işten hemen önce özel bir makinede çekilen bir takım boşluklar vardır. Hücrenin kontrastsız özel bir kontrast görüntüleme sistemi kullanılır – pronükleusun kendisi ile etkileşimi travmatiktir ve hücre sağkalımı için bir risk faktörüdür. Boya başka bir faktör olurdu. Neyse ki, yumurtalar oldukça inatçıdır, ancak transgenik hayvanlara neden olan zigotların sayısı, DNA enjeksiyonunun yapıldığı toplam yumurta sayısının sadece birkaçını oluşturmaktadır.

Bir sonraki aşama ameliyattır. Mikro enjeksiyonlu zigotların alıcı farenin yumurtacı hunisine transplantasyonuna yönelik bir işlem gerçekleştirilir, bu da gelecekteki transgene vekil anne olur.Daha sonra laboratuvar hayvanı hamilelik döngüsünden doğal bir şekilde geçer ve döller doğar. Genellikle çöpte, transgenik farelerin yaklaşık% 20'sidir, ki bu da yöntemin kusurlu olduğunu gösterir, çünkü büyük bir rastlantısal element içerir. Enjeksiyon ile araştırmacı, eklenen DNA fragmanlarının tam olarak gelecekteki organizmanın genomuna nasıl entegre olacağını kontrol edemez. Embriyonik aşamada hayvanın ölümüne yol açacak bu tür kombinasyonların olasılığı yüksektir. Bununla birlikte, yöntem işe yarar ve bir dizi bilimsel amaç için oldukça uygundur.

DNA makası

Fakat CRISPR / Cas9 teknolojisini kullanarak hedeflenen genom düzenlemesine dayanan daha etkili bir yol var. Mikrobiyologlar, “Bugün, moleküler biyoloji, deniz altındaki uzaktan deniz keşifleri dönemine biraz benzer,” diyor Vadim Zhernovkov. “Neredeyse her yıl, bu bilimde hayatımızı değiştirebilecek önemli keşifler ortaya çıkıyor. incelenen bakteriyel türler, viral enfeksiyonlara karşı bağışıktır.Daha fazla araştırma sonucunda, bakteriyel DNA'nın spesifik loci (CRISPR) içerdiği ortaya çıkmıştır.RNA'nın hangi parçalarından sentezlendiği, örneğin yabancı maddelerin nükleik asitlerine, örneğin DNA veya RNA virüslerine tamamlayıcı olarak bağlanabilir. Bir enzim nükleaz olan Cas9, bu RNA'ya bağlanır. RNA, nükleazın kesimi yaptığı belirli bir DNA bölgesini etiketleyen bir Cas9 kılavuzu olarak hizmet eder. Yaklaşık üç ila beş yıl önce, CRISPR / Cas9 teknolojisinin genomu düzenlemek için geliştirildiği ilk bilimsel makaleler ortaya çıktı.

Protein-kesici. Şekil, belirtilen RNA kılavuzundaki genomik DNA'nın her iki kordonunu kesen, Cas9 protein nükleazının yanısıra, bir RNA kılavuzu olarak görev yapan alt-genomik RNA (sgRNA) bölümünü içeren CRISPR / Cas9 işlemini göstermektedir.

Rasgele yerleştirme için yapıya giriş yöntemiyle karşılaştırıldığında, yeni yöntem, CRISPR / Cas9 sisteminin elemanlarını kesin olarak RNA kılavuzlarını genomun doğru kısımlarına hedefleyecek ve istenen DNA dizisinin hedeflenmiş bir silinmesini veya sokulmasını sağlayacak şekilde seçmenize izin verir. Bu yöntemde hatalar da mümkündür (RNA rehberi bazen hedeflendiği bölgeye bağlı değildir), ancak CRISPR / Cas9 kullanılarak, transgen oluşturma verimliliği yaklaşık% 80'dir.Vadim Zhernovkov, “Bu yöntem sadece transgenler yaratmak için değil, aynı zamanda diğer alanlarda, özellikle de gen terapisinde,” diyor. “Ancak, teknoloji sadece başlangıçta ve yakın gelecekte genin düzeltilmesi gerektiğini hayal ediyor. CRISPR / Cas9 ile insanların kodları oldukça zor olacaktır. Bir hata olasılığı olduğu sürece, bir kişinin genomun önemli kodlama kısımlarını kaybetmesi tehlikesi vardır. ”

Süt ilaç

Transgenik teknolojilerin geliştirilmesi, ilaç endüstrisi tarafından talep edilen hayvansal proteinlerin üretimine izin verir. Bu proteinler transgenik keçilerin ve ineklerin sütünden çıkarılır. Tavuk yumurtasından özel proteinler elde etmek için teknolojiler de vardır.

Rus şirketi Marlene Biotech, Duchenne miyodistrofisine yol açan mutasyonun tamamen yeniden üretildiği transgenik bir fare oluşturmayı başardı ve bir sonraki adım, gen terapisi teknolojilerini test ediyordu. Bununla birlikte, laboratuar hayvanlarına dayanan insan genetik hastalıklarının modellerinin oluşturulması, transgenlerin tek olası kullanımı değildir. Böylelikle, Rusya ve Batı laboratuarlarında biyoteknoloji alanında çalışmalar devam etmekte olup, bu da ilaç endüstrisi için önemli olan hayvansal orijinli proteinlerin elde edilmesini mümkün kılmaktadır.Üreticilerin, inek veya keçilerin kullanılabileceği gibi, sütte bulunan proteinlerin üretimi için hücresel aparat değiştirilebilir. Şifalı protein, kimyasal yollarla değil, ilacın etkinliğini artıracak doğal bir mekanizma kullanılarak elde edilen sütten ekstrakte edilebilir. Günümüzde, insan laktoferrin, prourokinaz, lizozim, atrin, antitrombin ve diğerleri gibi bu tür tıbbi proteinlerin üretilmesi için teknolojiler geliştirilmiştir.


Like this post? Please share to your friends:
Bir cevap yazın

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: