Wir wissen, dass die Technologie immer sprunghafter voranschreitet. In der Welt der Biologie und Genetik ist es auch so. In diesem Fall wissen viele Menschen es nicht Was ist CRISPR? noch wofür es ist. Es handelt sich um eine Technik zur genetischen Bearbeitung, bei der es, kurz gesagt, um das Ausschneiden und Einfügen menschlicher Gene geht. Es wurde vor einiger Zeit entdeckt und trägt bereits Früchte bei der Behandlung und plastischen Chirurgie verschiedener Krankheiten und Beschwerden.
In diesem Artikel erklären wir Ihnen, was CRISPR ist, welche Eigenschaften es hat und wie diese Art von Technologie in der Genetik und Biologie eingesetzt wird.
Was ist CRISPR?
CRISPR ist ein Akronym für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Dies ist ein Mechanismus, den Bakterien nutzen, um sich gegen Viren und andere mobile genetische Elemente zu verteidigen, die versuchen, in ihre Zellen einzudringen.
Die Funktionsweise von CRISPR ist sehr interessant. Erstens, Bakterien bauen Fragmente der DNA von Viren in ihre eigene DNA ein, als eine Art „immunologisches Gedächtnis“. Diese Fragmente werden Spacer genannt. Wenn ein Virus als nächstes versucht, eine Bakterienzelle zu infizieren, produziert das Bakterium Leit-RNA, die an einen Proteinkomplex namens Cas bindet, der die DNA des Virus schneidet und zerstört. Aus den in den Spacern enthaltenen Informationen wird die Leit-RNA erstellt, die es dem Bakterium ermöglicht, sich an Viren zu „erinnern“, auf die es zuvor gestoßen ist.
Diese Form der bakteriellen Immunabwehr wurde zur Entwicklung hochpräziser Werkzeuge zur Genbearbeitung genutzt. Die beliebteste Technik ist CRISPR-Cas9, das eine modifizierte Version des Cas9-Proteins verwendet, um DNA an einer bestimmten Stelle zu schneiden. Anschließend können Änderungen an der DNA vorgenommen werden, beispielsweise das Hinzufügen oder Löschen von Genen oder das Korrigieren von Mutationen.
Vorteile der CRISPR-Technologie
Der große Vorteil der CRISPR-Technologie ist ihre Präzision. Guide-RNA kann so gestaltet werden, dass sie an eine bestimmte DNA-Sequenz bindet, was bedeutet, dass die Bearbeitung nur an der gewünschten Stelle erfolgt. Darüber hinaus ist die Technik viel schneller und kostengünstiger als frühere Techniken zur Genbearbeitung.
Obwohl die CRISPR-Technologie durchaus vielversprechend ist, wirft sie auch ethische und sicherheitsrelevante Fragen auf. Genbearbeitung könnte zur Heilung genetischer Krankheiten eingesetzt werden, aber könnte auch zur Herstellung „individueller“ Babys verwendet werden oder um Veränderungen in der Keimbahn vorzunehmen, die an zukünftige Generationen weitergegeben werden. Darüber hinaus könnten Fehler bei der Bearbeitung unvorhersehbare Folgen haben, etwa Krebs oder andere Krankheiten. Viele Leute betrachten es als mehr als nur „Gott spielen“.
Genbearbeitung
In der Natur verfügen Organismen über genetische Informationen, die ihr Wachstum steuern. Bei der Genbearbeitung handelt es sich um eine Gruppe von Techniken, mit denen die DNA eines Organismus für verschiedene Zwecke verändert werden kann. Es ist wichtig zu beachten, dass Bearbeitung nicht dasselbe ist wie genetische Veränderung. Zunächst einmal wird nicht wie bei der Modifikation DNA anderer Spezies verwendet.
Biogenetik, auch Gentechnik genannt, ist eine Disziplin, die Biologie und Genetik kombiniert und im Bereich der Biotechnologie Anwendung findet. Bei der Genbearbeitung handelt es sich um einen Prozess, bei dem das DNA-Stück erkannt wird, auf das Sie einwirken möchten, entfernt und durch ein neues Teil ersetzt. Es könnte auch passieren, dass nach der Entfernung der widersprüchlichen Fragmente die zelluläre Maschinerie die Kontrolle übernimmt und die Sequenz selbst repariert. Mit diesen Techniken können Wissenschaftler DNA nach Bedarf hinzufügen, löschen oder ändern, um ihre gewünschten Ziele zu erreichen.
Somit ist CRISPR eine innovative Technologie zur Genbearbeitung, die auf der Fähigkeit von Cas-Proteinen beruht, DNA in Gegenwart der entsprechenden Erkennungs-RNA zu spalten. Da RNA im Labor synthetisiert werden kann, sind die Bearbeitungsmöglichkeiten nahezu unbegrenzt.
Hauptverwendungen
Mithilfe der CRISPR-Technologie werden mit äußerster Präzision Veränderungen in das Genom eingebracht. In seiner Hauptanwendung haben wir Folgendes:
- medizinische anwendungen, wie etwa Studien zur Eliminierung von HIV oder zur Behandlung von Krankheiten wie Muskeldystrophie Duchenne, Chorea Huntington, Autismus, Progerie, Mukoviszidose, dreifach negativem Krebs oder Angelman-Syndrom. Die Forschung versucht auch herauszufinden, ob es als diagnostischer Test verwendet werden könnte, um die
- Bekämpft durch Insekten übertragene Infektionskrankheitenwie Malaria, Zika, Dengue-Fieber, Chikungunya-Fieber oder Gelbfieber.
- Pflanzliche Biotechnologie. Mithilfe der CRISPR-Technologie können Pflanzensorten erzeugt werden, die besser an die Umwelt angepasst und resistent gegen Dürre oder Schädlinge sind. Dies steht im Zusammenhang mit der Forschung zu Saatgut, das dem Klimawandel widersteht. Organoleptische Eigenschaften, einschließlich physikalisch-chemischer Eigenschaften, können verändert werden, um sie für den menschlichen Verzehr geeigneter zu machen.
In der Tiertechnik lassen sich damit Artenverbesserungen einleiten, beispielsweise um Herden zu schaffen, die gegen typische Krankheiten resistent sind. Derzeit sind keine CRISPR-Technologien zur Behandlung von Krankheiten zugelassen, die durch ein einzelnes Gen verursacht werden und theoretisch durch diese Genbearbeitung geheilt werden könnten. Aus diesem Grund sind medizinische Anwendungen eher ein theoretischer als ein praktischer Bereich und verfügen derzeit über eine experimentelle Basis.
CRISPR und Bioethik
Die CRISPR-Technologie zur Genbearbeitung stellt mehrere Herausforderungen im Zusammenhang mit der Bioethik dar. Während die Hauptanwendungen positiv sind, Um diese kostengünstige Technologie für jedermann zugänglich zu machen, können bestimmte Hürden überwunden werden.
Was Gen-Editing-Anwendungen in der Grundstoffindustrie, der Landwirtschaft und der Viehzucht betrifft, so sind sie positiv, solange sie für den Menschen von Nutzen sein sollen. Natürlich ist es notwendig, jeden Fall einzeln zu analysieren. Beispielsweise ist die Manipulation von Pflanzenarten, um sie resistent gegen Schädlinge zu machen, von enormem menschlichem Interesse.
Wenn wir hingegen über Eingriffe in Ökosysteme nachdenken, müssen wir vorsichtiger sein, da jede unerwartete Veränderung zu schwerwiegenden oder unkontrollierbaren Problemen führen kann.
Im Hinblick auf medizinische Anwendungen der Einsatz der Gen-Editing-Technologie beim Menschen erfordert sehr hohe Sicherheitsgarantien, und kann nur bei Krankheiten eingesetzt werden, für die es derzeit keine wirksame Behandlung gibt oder die derzeit erhebliche Nebenwirkungen haben. Schließlich ist die Genbearbeitung von Embryonen aus wissenschaftlicher oder ethischer Sicht nicht gerechtfertigt.