Τί είναι το CRISPR και πώς δουλεύει

Επαναστατικές ανατροπές 20 χρόνια από την αποκωδικοποίηση του ανθρώπινου DNA
Από την πρώτη χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος και μετά, το CRISPR αποτελεί την πιο εντυπωσιακή τομή στην ιστορία της γενετικής και παρ’ όλη τη σημαντικότητά του δεν έχει γίνει ευρύτερα γνωστό.
Στη βάση του το CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat) είναι μία επαναστατική τεχνική ακριβούς κατάτμησης και τροποποίησης του DNA, είτε αυτό ανήκει σε άνθρωπο ή ζώο, είτε σε βακτήριο, που ανακαλύφθηκε όταν ερευνητές μελετούσαν το ανοσοποιητικό σύστημα κάποιων βακτηρίων. Το όνομα αυτό αναφέρεται στη μοναδική οργάνωση μικρών και επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών του DNA που βρίσκονται μέσα στο γενετικό σύστημα των βακτηρίων και αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού τους συστήματος.
Όταν ένας ιός προσβάλει το βακτηριακό κύτταρο, το ανοσοποιητικό CRISPR σύστημα του βακτηρίου αιχμαλωτίζει ένα τμήμα του DNA του ιού και το ενσωματώνει μέσα στο δικό του DNA. Με τον τρόπο αυτό το ανοσοποιητικό σύστημα του βακτηρίου αναγνωρίζει τον ιό από τον οποίο προήλθε και εξουδετερώνει την επίθεση καταστρέφοντας το γονιδίωμα του ιού που είναι απαραίτητο για την αναπαραγωγή του.

Αυτό γίνεται σε 3 βασικά βήματα:
  1. Προσαρμογή: Το DNA του επιτιθέμενου ιού τμηματοποιηείται σε μικρά κομμάτια τα οποία ενσωματώνονται στην αλληλουχία CRISPR του βακτηριακού DNA.
  2. Παραγωγή του CRISPR RNA: Γίνεται μετάφραση (μετατροπή του DNA – διπλή έλικα – σε RNA – μονή έλικα) των αλληλουχιών CRISPR του βακτηριακού DNA. Το παραγόμενο RNA κόβεται σε μικρά τμήματα που ονομάζονται CRISPR RNAs.
  3. Στοχοποίηση: Τα μικρά αυτά κομμάτια RNA (CRISPR RNA) καθοδηγούν το ανοσοποιητικό σύστημα του βακτηρίου ώστε να καταστρέψει το γονιδίωμα του ιού εξαιρετικά καλά διότι προέρχονται από το ίδιο το γονιδίωμα του ιού.
Σήμερα, οι επιστήμονες μπορούν να αντιγράψουν τον τρόπο που δουλεύει το CRISPR και να κόψουν, ράψουν ή αντικαταστήσουν κομμάτια του DNA κατά βούληση, χρησιμοποιώντας την τεχνική αυτή σε DNA οποιασδήποτε προέλευσης.
Οι εφαρμογές της τεχνικής CRISPR είναι πάρα πολλές. Εκτός από τη βιομηχανία, στην οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί όπου υπάρχουν βιομηχανικές διαδικασίες που εμπλέκονται βακτηριακές καλλιέργειες (π.χ. παραγωγή γαλακτοκομικών), μπορεί να αποτελέσει βασικό εργαλείο στο επιστημονικό εργαστήριο και στην ιατρική.
Μία εφαρμογή είναι η θεραπεία γενετικών ασθενειών. Τα πρώτα στοιχεία που δείχνουν ότι αυτή η τεχνική θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να διορθώσει ενα μεταλλαγμένο γονίδιο και να αντιστρέψει συμπτώματα της νόσου σε ζωντανό ον δημοσιεύθηκε πρόσφατα.
Επιπρόσθετα στη θεραπεία κληρονομικών ασθενειών, η τεχνική αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί και στις λοιμώδεις νόσους με την παρασκευή περισσότερο εξειδικευμένων αντιβιοτικών που στοχοποιούν μόνο τα βακτηριακά στελέχη που προκαλούν τη νόσο και όχι τα υπόλοιπα.
Τέλος, ένα πρόσφατο άρθρο περιγράφει πώς η τεχνική CRISPR χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει λευκά αιμοσφαίρια ανθεκτικά στον ιό HIV.

Related Posts