Virusi vya bacteriophage vinaambukiza seli za bakteria, Virusi vya bakteria. kutoka www.shutterstock.com

Leo, jamii ya kisayansi inashtuka kwa matarajio ya uhariri wa jeni kuunda Wanadamu "mbuni". Uhariri wa jeni unaweza kuwa na matokeo makubwa kuliko mabadiliko ya hali ya hewa, au hata matokeo ya kutoa nishati ya chembe.

CRISPR ni kifupi cha Kurudiwa Mara kwa Mara kwa Palindromic iliyofungwa ndani ya sehemu. Huu ndio mfumo wa kinga ambao bakteria ilitengeneza kujikinga na maambukizo na bacteriophages - fomu ya maisha tele kwenye sayari.

Ndogo kuliko aina yoyote ya maisha inayojulikana

Bacteriophages iligunduliwa huko Paris na Felix d'Hérelle katika Taasisi ya Pasteur mnamo 1917. Alikuwa akisoma seti ndogo ya wagonjwa akipona ghafla kutoka kwa ugonjwa wa kuhara damu. D'Hérelle alipendekeza kwamba dawa ya antimicrobe ndogo kuliko aina yoyote ya maisha inayojulikana imeua bakteria wa wagonjwa walioambukizwa. Alionyesha kabisa uwepo wa fomu hii mpya ya maisha, na akawataja bacteriophages: virusi vinavyoshambulia bakteria.

Bacteriophage imesomwa sana: uzuri wake ilifunuliwa na darubini ya elektroni na genome yake fomu ya kwanza ya maisha ilifuatishwa.

Kujibu shambulio la bacteriophage

Mnamo 2007, Rodolphe Barrangou na Philippe Horvath wa kampuni ya uzalishaji wa chakula Danisco walishirikiana na Sylvain Moineau wa Chuo Kikuu cha Laval kutatua shida ya muda mrefu katika uzalishaji wa mtindi. Waliuliza: Kwa nini bakteria ambao walikuwa muhimu kwa uzalishaji wa mtindi na jibini walihusika na shambulio la bacteriophage, na hii ingezuiwa vipi?

Barrangou, Horvath na Moineau walifanya ugunduzi wa kushangaza kwamba bakteria kweli alikuwa na mfumo wa kinga.

CRISPR: Mifumo ya Kinga ya Kinga ya Bakteria.

{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}

Baada ya shambulio la awali la bacteriophage, idadi ndogo ya bakteria waliobaki wangegundua DNA ya bacteriophages wapya ya kushambulia. Bakteria wanaoishi basi wangeweka majibu ya kinga inayosababisha kifo cha bacteriophages. Bakteria ambao walinusurika shambulio la fagio wangeweka kipande cha DNA ya bacteriophage ndani ya genome yao ya bakteria ili kutumika kama "kumbukumbu" ya maambukizo.

Lengo na ukataji

Barrangou, Horvath na Moineau basi aligundua jinsi bacteriophages inayovamia iliondolewa. Baada ya kutambuliwa kwa bacteriophage mpya inayovamia, bakteria ingelenga na kukata DNA ya bacteriophage inayovamia.

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

{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}

Wanabiolojia Jennifer Doudna na Emmanuelle Charpentier waligundua zaidi hiyo "miongozo" alikuwa amebadilika katika mfumo wa kinga ya bakteria. Bacteriophage yoyote ambayo DNA ililingana na kipande cha kumbukumbu kilichopatikana kutoka kwa maambukizo ya hapo awali kitatambuliwa na kukatwa na mashine ya kuondoa "iliyoongozwa". Pamoja, kinga ya bakteria inayojumuisha vipande vya kumbukumbu vya DNA ya bacteriophage na mitambo ya kukabiliana na bakteria inajulikana kama mfumo wa CRISPR-Cas9.

Unyonyaji wa kibiashara ya ugunduzi ulifuata. Doudna, Charpentier na wengine walitambua kuwa mfumo huu mpya wa kibaolojia unaweza kutumiwa kuhariri jeni katika aina yoyote ya maisha.

 Sayansi ya Bozeman: CRISPR ni nini?

{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}

Mfumo wa CRISPR-Cas9 sio mfumo wa kwanza wa kuhariri jeni kugunduliwa. Michael Smith, biokemia wa marehemu, wakati alikuwa Chuo Kikuu cha Briteni ya Briteni, alipewa Tuzo ya Nobel mnamo 1993 kwa ugunduzi wa njia ya kemikali ya uhariri wa jeni na matumizi yanayohusiana na saratani na magonjwa mengine.

Sayansi ya UBC: Urithi wa Dk Michael Smith.

{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}

Bacteriophages kama suluhisho linalowezekana

D'Hérelle aligundua kuwa bacteriophage hiyo hiyo iliyotengwa na wagonjwa wanaopona kutoka kwa damu inaweza kutumika kulinda sungura kutoka kwa maambukizo mengine mabaya. Ikija kabla ya ugunduzi wa viuatilifu, ugunduzi wa d'Hérelle uliongoza Sinclair Lewis kuonyesha tiba ya bacteriophage ya wanadamu katika yake Riwaya ya kushinda tuzo ya Pulitzer Arrowsmith.

Moja ya makusanyo makubwa ya bacteriophages kimataifa iko katika Chuo Kikuu cha Laval. Sylvain Moineau ndiye msimamizi, na mkusanyiko huo umepewa jina la Felix d'Hérelle.

Tumaini sasa ni kwamba tiba ya bacteriophage inaweza kuzingatiwa kama suluhisho la upinzani wa antibiotic. Walakini, matarajio yoyote ya tiba ya fagio yanapunguzwa na unyonyaji wa sasa wa faida ya kibiashara ya mfumo wa CRISPR-Cas9.

Leo, matokeo ya kufungua Sanduku la Pandora ni juu yetu. Matumizi ya mfumo wa CRISPR-Cas9 kuzalisha wanadamu wabuni kupitia "hariri-laini" ya kuhariri jeni ya mayai ya binadamu yatakayobadilika yatabadilisha mabadiliko ya kudumu ambayo yanaendelea kupitia vizazi mfululizo, na hofu juu ya vitendo hivi inaweza kulinganishwa na matokeo ya vita vya nyuklia na mabadiliko ya hali ya hewa.

Lakini kuna matumizi mengine ya "non-germline" CRISPR-Cas9, kama uhariri wa jeni ya ugonjwa. Hii hivi karibuni imefanikiwa kufanikiwa kwa dystrophy ya misuli katika mbwa. Sawa na hadithi ya Sanduku la Pandora, tamaa juu ya uhariri wa "safu ya viini" inaweza kukomeshwa na tumaini la faida ya baadaye kwa wanadamu.

{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}

Kuhusu Mwandishi

John Bergeron, Profesa wa Emeritus Robert Reford na Profesa wa Tiba huko McGill, Chuo Kikuu cha McGill. John Bergeron anashukuru kwa shukrani Kathleen Dickson kama mwandishi mwenza.

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.

Vitabu kuhusiana

at InnerSelf Market na Amazon