Viruși bacteriofagi care infectează celule bacteriene, Viruși bacterieni. de pe www.shutterstock.com

Astăzi, comunitatea științifică este îngrozită de perspectiva creării editării genelor Oameni „de designer”. Editarea genelor poate avea o consecință mai mare decât schimbările climatice sau chiar consecințele dezlănțuirii energiei atomului.

CRISPR este un acronim pentru Repetări scurte palindromice scurte intercalate în mod regulat. Acesta este sistemul imunitar dezvoltat de bacterii pentru a se proteja de infecțiile cu bacteriofagi - cea mai abundentă formă de viață de pe planetă.

Mai mică decât orice formă de viață cunoscută

Bacteriofagii au fost descoperiți la Paris de către Felix d'Hérelle de la Institutul Pasteur în 1917. El studia un subgrup de pacienți care se vindecau spontan de dizenterie. D'Hérelle a propus că un antimicrobiu mai mic decât orice formă de viață cunoscută a ucis bacteriile la pacienții infectați. El a demonstrat în mod concludent existența acestei noi forme de viață și le-a numit bacteriofage: virusuri care atacă bacteriile.

Bacteriofagul a fost studiat intens: frumusețea ei a fost dezvăluit cu microscopul electronic și genomul său a fost prima formă de viață secvențiată.

Răspunzând la un atac de bacteriofag

În 2007, Rodolphe Barrangou și Philippe Horvath de la compania de producție alimentară Danisco au colaborat cu Sylvain Moineau de la Universitatea Laval pentru a rezolva o problemă de lungă durată în producția de iaurt. Ei au întrebat: De ce bacteriile care erau esențiale pentru producerea iaurtului și a brânzeturilor erau susceptibile la atacul bacteriofagului și cum ar putea fi prevenit acest lucru?

Barrangou, Horvath și Moineau au realizat descoperire uimitoare că bacteriile aveau de fapt un sistem imunitar.

CRISPR: Sisteme imune bacteriene dobândite.

{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}

După un atac inițial de bacteriofagi, un număr mic de bacterii care au supraviețuit ar recunoaște ADN-ul bacteriofagilor nou atacanți. Bacteriile care au supraviețuit ar avea apoi un răspuns imun care va duce la moartea bacteriofagilor. Bacteriile care au supraviețuit unui atac de fagi ar încorpora un fragment de ADN bacteriofag în genomul lor bacterian pentru a servi drept „amintire” a infecției.

Țintă și severitate

Barrangou, Horvath și Moineau atunci a descoperit cum au fost eliminați bacteriofagii invadatori. La recunoașterea noului bacteriofag invadant, bacteriile ar viza și rupe ADN-ul bacteriofagului invadator.

Fond de recherche de Québec: CRISPR-Cas9: L'origine de la découverte | Sylvain Moineau.

{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}

Biologii Jennifer Doudna și Emmanuelle Charpentier au descoperit mai departe care „ghidează” evoluase în sistemul imunitar bacterian. Orice bacteriofag al cărui ADN corespundea fragmentului de memorie dobândit de la o infecție anterioară ar fi recunoscut și întrerupt de un mecanism de eliminare „ghidat”. Împreună, sistemul imunitar bacterian care cuprinde fragmente de memorie ale ADN-ului bacteriofagului și mecanismul de răspuns bacterian sunt cunoscute sub numele de sistem CRISPR-Cas9.

Exploatare comercială a descoperirii a urmat. Doudna, Charpentier și alții au recunoscut că acest nou sistem biologic ar putea fi exploatat pentru a edita gene în orice formă de viață.

 Bozeman Science: Ce este CRISPR?

{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}

Sistemul CRISPR-Cas9 nu este primul sistem de editare a genelor descoperit. Regretatul biochimist Michael Smith, aflat la Universitatea din Columbia Britanică, a primit un premiu Nobel în 1993 pentru descoperirea unui mijloc chimic de editare genică cu aplicații relevante pentru cancer și alte boli.

UBC Science: Legacy of Dr. Michael Smith.

{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}

Bacteriofagii ca soluție potențială

D'Hérelle a observat că același bacteriofag izolat de la pacienții care se recuperează din dizenterie ar putea fi folosit pentru a proteja iepurii de o infecție altfel fatală. Venind înainte de descoperirea antibioticelor, descoperirea lui d'Hérelle a inspirat Sinclair Lewis să prezinte terapia bacteriofagică a oamenilor în a sa Roman câștigător al Premiului Pulitzer Arrowsmith.

Unul din cele mai mari colecții de bacteriofagi la nivel global se află la Universitatea Laval. Sylvain Moineau este curatorul, iar colecția poartă numele lui Felix d'Hérelle.

Speranța este acum că terapia cu bacteriofagi poate fi considerată o soluție potențială rezistență la antibiotic. Cu toate acestea, orice așteptări ale terapiei cu fagi sunt diminuate de exploatarea actuală a beneficii comerciale a sistemului CRISPR-Cas9.

Astăzi, consecințe de a deschide o cutie Pandora sunt peste noi. Aplicarea sistemului CRISPR-Cas9 pentru a genera oameni de proiectare prin editarea genei „germinale” a ouălor umane recoltate ar crea modificări permanente care continuă de-a lungul generațiilor succesive, iar temerile asupra acestor acțiuni pot fi comparabile cu consecințele războiului nuclear și ale schimbărilor climatice.

Dar există și alte aplicații potențiale ale CRISPR-Cas9 „non-germinale”, cum ar fi editarea genelor bolii. Acest lucru a fost realizat recent pentru distrofie musculară la câini. Asemănător cu mitul Cutiei Pandorei, pesimismul cu privire la editarea genei „liniei germinale” poate fi compensat de speranța unui beneficiu viitor pentru omenire.

{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}

Despre autor

John Bergeron, profesor emerit Robert Reford și profesor de medicină la McGill, Universitatea McGill. John Bergeron recunoaște cu recunoștință Kathleen Dickson ca coautor.

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon