CRISPR/Cas9 – oblíbená metoda šlechtitelů
22.9.2017 |
V několika předchozích článcích jsme upozorňovali na využití nové genové techniky ve šlechtění rostlin – tzv. krisprování. Tedy pojem, který používají vědci pro techniku CRISPR/Cas9. Pojďme si připomenout, o co vlastně jde?
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) jsou segmenty nahromaděných pravidelně rozmístěných krátkých palindromických repetic. Jinak řečeno jsou to úseky prokaryotické DNA obsahující krátké repetice nukleotidů.
Cas je zkratka pro CRISPR-associated genes (s CRISPRem-sdružené geny). Byla objevena řada genů, asociovaných s CRISPRovými repeticemi.
CRISPR/Cas9 je nazýván také editorem a technika je známá také pod pojmem „editace genů“. Pro konkrétnější představu využíváme citaci z článku CRISPR-Cas9 – průlom v přírodních vědách, autor Prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc.):
„Enzymatický komplex CRISPR/Cas9 se naváže na vybrané místo v DNA, vystřihne kus sekvence a nahradí ji za jinou. Vědci mohou naprogramovat CRISPR/Cas9, aby našel problematickou sekvenci, vystřihl ji a nahradil správnou verzí. Pomocí krátkého řetězce „naváděcí“ ribonukleové kyseliny (RNA) přesně vyhledá určené místo v dědičné informaci a „molekulárními nůžkami“ enzymu nukleázy Cas pak „střihne“ do dvojité šroubovice DNA. Lze tak nejen s vysokou účinností narušit zvolené místo v dědičné informaci, nebo naopak na určené místo v genomu vnést úsek cizí DNA, ale také „brzdit“ nebo „akcelerovat“ jednotlivé geny.“
Zdroj obrázku: https://www.mirusbio.com/applications/genome-editing-using-crispr-cas
Původně se přesuny genů mezi organizmy uskutečňovaly přirozeně v rámci evoluce, často náhodou. V 90-tých letech minulého století se s rozvojem molekulární biologie a genetiky dostaly do laboratoří. Výsledkem byly mimo jiné geneticky modifikované organizmy (GMO). To je metoda přenosu genů z jednoho organizmu do druhého, tzv. transgeneze či transgenóze. U ní je možné vnesení žádoucího genu s potřebnou vlastností mezi ostatní geny upravovaného organizmu nebo eliminace, resp. vystřižení nežádoucího genu.
Jak víme, pokud se přenášel gen např. z bakterie do rostliny, tedy mezi organizmy různých druhů, které se mezi sebou běžně nekříží, vyvolala tato metoda odpor ochránců životního prostředí a organizace Greenpeace nešetřila penězi na organizování anti-GMO kampaní. Přitom jde o moderní způsob šlechtění plodin, s konkrétním cílem a konkrétním výsledkem. I když GM plodiny prošly testováním na bezpečnost pro zdraví i životní prostředí, vstoupily na trh a jsou běžně konzumovány přes 20 let bez jakéhokoliv důkazu o jejich škodlivosti, nedůvěra některých spotřebitelů v GM potraviny přetrvává.
Věda a lidský pokrok se však nedají zastavit. Genetičtí inženýři hledají snadnější, přesnější, kratší a levnější cesty k dosažení cílů. Jedním z úspěchů je technika CRISPR-Cas, která se používá od roku 2012 a rychle se rozvíjí, protože nabízí široké praktické využití. Od té doby byl systém úspěšně vyzkoušen v široké škále organismů od kvasinek (S. cerevisiae), po rostliny, od myší přes opice až po lidská embrya.
Aplikace v lékařství např. využívá skutečnost, že CRISPR/Cas9 dovoluje výměnu defektního genu za fungující, a to je velmi podstatné v terapii virových infekcí nebo rakoviny. Pokud se zaměří enzymatický komplex CRISPR/Cas9 na gen způsobující malignitu v nádorové buňce, bude ničit jen dědičnou informaci rakovinných buněk a zdravých buněk se nebude všímat.
Další možností v medicíně jsou „krisprová antibiotika“. Technika CRISPR/Cas9 umožňuje získat úzce cílená antibiotika, která zničí pouze bakterie vyvolávající onemocnění a ponechá bez újmy ostatní bakterie, které jsou pro lidský organismus důležité nebo dokonce nezbytné.
V oblasti zemědělství existuje řada výzkumných prací, o kterých vás budeme i nadále informovat. V letošním roce jsme zaznamenali články, které uvádějí práce soustředěné na rýži, rajčata, bavlnu, vodní meloun, tabák aj.
Zdroje:
časopis Vesmír, květen 2015, prof. Ing. Jaroslav Petr, DrSc.: CRISPR-Cas9 – průlom v přírodních vědách
Crop Biotech Updates – http://www.isaaa.org/