सीआरआईएसपीआर सुरक्षा के बारे में हम यहां क्या जानते हैं - और 'जीनोम बर्बरता' की रिपोर्ट

CRISPR समझाया (जून 2019).

Anonim

हाल ही में जारी की गई एक फिल्म जिसे "रैंपेज" कहा जाता है, जिसे ड्वेन "द रॉक" जॉनसन ने सीआरआईएसपीआर नामक आनुवांशिक इंजीनियरिंग तकनीक का उपयोग करके, अन्य जानवरों के बीच एक गोरिल्ला को बदलने के लिए विशाल दांतों के साथ एक उड़ान ड्रैगन-राक्षस में बदल दिया। यद्यपि यह विज्ञान कथा है, असंभव उल्लेख नहीं करने के लिए, फिल्म जनता की कल्पना और उनके हालिया हित और सीआरआईएसपीआर के साथ आकर्षण को पकड़ती है।

सीआरआईएसपीआर, जो क्लस्टरर्ड नियमित रूप से इंटरस्पेस्ड शॉर्ट पालिंड्रोमिक रिपेट्स के लिए खड़ा है, मूल रूप से जीवाणु रक्षा प्रणाली का हिस्सा था जो बैक्टीरिया में प्रवेश करने वाले विदेशी डीएनए को नष्ट करने के लिए विकसित हुआ था। लेकिन यह प्रणाली डीएनए को संपादित करने में भी सक्षम थी - और अब आनुवंशिकीविदों ने डीएनए अनुक्रमों को बदलने के लिए प्रौद्योगिकी को सम्मानित किया है जिसे हम निर्दिष्ट करते हैं। इसने बीआरआईएसपीआर का उपयोग करने के लिए आनुवंशिक अनुक्रमों को बदलने, बीमारियों का इलाज करने, हमारी खाद्य आपूर्ति की गुणवत्ता और मात्रा में सुधार करने, और पर्यावरण प्रदूषण से निपटने के लिए आनुवांशिक अनुक्रमों को बदलने की संभावना के बारे में बहुत उत्साह और महान उम्मीदें उत्पन्न की हैं।

लेकिन कुछ हालिया वैज्ञानिक पत्रों से पता चलता है कि सीआरआईएसपीआर अपनी समस्याओं के बिना नहीं है। शोध से पता चलता है कि सीआरआईएसपीआर डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है जो लक्ष्य डीएनए से बहुत दूर है जिसे हम सही करने की कोशिश कर रहे हैं। पिट्सबर्ग स्कूल ऑफ मेडिसिन विश्वविद्यालय में कैंसर जीवविज्ञानी के रूप में, मैं मानव प्रयोगशालाओं का अध्ययन करने और कैंसर कोशिकाओं को मारने के तरीकों को विकसित करने के लिए अपनी प्रयोगशाला में सीआरआईएसपीआर का उपयोग करता हूं। यद्यपि नई खोज महत्वपूर्ण प्रतीत होती है, मुझे नहीं लगता कि ये रहस्योद्घाटन नैदानिक ​​सेटिंग में तकनीक का उपयोग करके बाहर निकलते हैं, बल्कि, वे सुझाव देते हैं कि हम इन रणनीतियों को लागू करते समय अतिरिक्त सावधानी बरतें।

मानव रोगों का इलाज

मानव रोगों के इलाज के लिए जीनोम संपादन का उपयोग करना बहुत tantalizing है। विरासत आनुवंशिक दोषों को सुधारना जो मानव रोग का कारण बनता है-समायोजित एक वाक्य को संपादित करता है - स्पष्ट अनुप्रयोग है। यह रणनीति जानवरों पर परीक्षणों में सफल रही है।

अमेरिका और यूरोप में, कई मानव रोगों के लिए नैदानिक ​​परीक्षणों की योजना बनाई गई है। सबसे विशेष रूप से, मानव जीटा-थैलेसेमिया के लिए यूरोप में एक जीन-संपादन चरण I / II परीक्षण की योजना बनाई गई है, एक वंशानुगत रक्त विकार जो एनीमिया का कारण बनता है जिसके लिए आजीवन रक्त संक्रमण की आवश्यकता होती है। 2018 में, सिकल सेल एनीमिया के लिए एक सीआरआईएसपीआर परीक्षण, लाल रक्त कोशिकाओं को विकृत करने वाले उत्परिवर्तन के कारण एक और विरासत में रक्त विकार, अमेरिका में योजनाबद्ध है

इन दोनों परीक्षणों के लिए जीन संपादन पूर्व विवो - रोगी के शरीर के बाहर किया जाता है। हेमेटोपोएटिक रक्त कोशिकाएं, स्टेम कोशिकाएं जो लाल रक्त कोशिकाओं उत्पन्न करती हैं, रोगी से ली जाती हैं और प्रयोगशाला में संपादित की जाती हैं। म्यूटेशन को सही करने के बाद कोशिकाओं को फिर उसी रोगियों में फिर से पेश किया जाता है। उम्मीद है कि स्टेम कोशिकाओं को सही करके, वे अब जिन कोशिकाओं का उत्पादन करते हैं, वे बीमारी का इलाज कर सकते हैं।

मानव कैंसर की एक श्रृंखला के खिलाफ उपचार का परीक्षण करने के लिए चीन में पूर्व विवो दृष्टिकोण का भी उपयोग किया गया है। वहां शोधकर्ता प्रतिरक्षा कोशिकाओं को लेते हैं - टी कोशिकाएं - कैंसर रोगियों से - और इन कोशिकाओं को पीडी -1 (प्रोग्राम सेल मौत -1) नामक प्रोटीन का उत्पादन करने से रोकने के लिए सीआरआईएसपीआर का उपयोग करें। आम तौर पर, पीडी -1 टी कोशिकाओं को अपने स्वयं के ऊतकों पर हमला करने से रोकता है। हालांकि, कैंसर कोशिकाएं शरीर रक्षा प्रणाली से बचने के लिए इस सुरक्षात्मक तंत्र का फायदा उठाती हैं। पीडी -1 को हटाने से टी कोशिकाओं को कैंसर कोशिकाओं पर जोर से हमला करने की अनुमति मिलती है। जीन-संपादित टी कोशिकाओं का उपयोग करके नैदानिक ​​परीक्षणों के प्रारंभिक परिणाम मिश्रित दिखाई देते हैं।

मेरी प्रयोगशाला में हम हाल ही में गुणसूत्र पुनर्गठन पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं, एक आनुवंशिक दोष जहां गुणसूत्रों का एक खंड स्किप करता है और उसी या अलग गुणसूत्र के दूर हिस्सों में शामिल होता है। एक scrambled गुणसूत्र अधिकांश कैंसर की एक परिभाषित विशेषता है। इस तरह के बदलाव का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण "फिलाडेल्फिया क्रोमोसोम" है - जिसमें क्रोमोसोम 9 क्रोमोसोम 22 से जुड़ा होता है - जो तीव्र मायलोइड ल्यूकेमिया का कारण बनता है।

मेरी टीम ने विशेष रूप से यकृत और प्रोस्टेट कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने के लिए आत्महत्या जीन डालने के लिए पशु मॉडल में सीआरआईएसपीआर का उपयोग किया है जो इस तरह के पुनर्गठन को बरकरार रखता है। चूंकि ये गुणसूत्र पुनर्गठन केवल कैंसर कोशिकाओं में होते हैं लेकिन सामान्य कोशिकाओं में नहीं होते हैं, इसलिए हम स्वस्थ कोशिकाओं को संपार्श्विक क्षति के बिना कैंसर को लक्षित कर सकते हैं।

सीआरआईएसपीआर चिंताओं

सीआरआईएसपीआर संपादन के आस-पास के सभी उत्साह के बावजूद, शोधकर्ताओं ने बहुत तेजी से आगे बढ़ने पर सावधानी बरतने का आग्रह किया है। दो हाल के अध्ययनों ने चिंताओं को उठाया है कि सीआरआईएसपीआर पहले जैसा सोचा उतना प्रभावी नहीं हो सकता है, और कुछ मामलों में यह अवांछित दुष्प्रभाव पैदा कर सकता है।

पहले अध्ययन से पता चला कि जब कैस 9 प्रोटीन - सीआरआईएसपीआर प्रणाली का हिस्सा जो उत्परिवर्तन को सही करने से पहले डीएनए को फिसलता है - स्टेम कोशिकाओं के डीएनए में कटौती करता है, जिससे उन्हें तनाव हो जाता है और उन्हें संपादित होने से रोक दिया जाता है। जबकि कुछ कोशिकाएं डीएनए को सही करने के बाद ठीक हो सकती हैं, अन्य कोशिकाएं मर सकती हैं।

दूसरे अध्ययन से पता चला है कि पी 53 नामक एक प्रोटीन, जो ट्यूमर के खिलाफ सुरक्षा के लिए अच्छी तरह से जाना जाता है, सेलुलर तनाव से सक्रिय होता है। प्रोटीन तब सीआरआईएसपीआर को संपादन से रोकता है। चूंकि सीआरआईएसपीआर गतिविधि तनाव का कारण बनती है, इसलिए संपादन प्रक्रिया को पूरा करने से पहले संपादन प्रक्रिया को समाप्त किया जा सकता है।

पिछले वर्ष के एक और अध्ययन ने मनुष्यों में सीआरआईएसपीआर का उपयोग करने के साथ एक अतिरिक्त संभावित मुद्दा प्रकट किया है। चूंकि सीआरआईएसपीआर एक जीवाणु प्रोटीन है, इसलिए सामान्य जीवाणु संक्रमण के दौरान मानव आबादी का एक महत्वपूर्ण हिस्सा इसका खुलासा हो सकता है। इन मामलों में, इन लोगों की प्रतिरक्षा प्रणाली ने प्रोटीन के खिलाफ प्रतिरक्षा रक्षा विकसित की हो सकती है, जिसका अर्थ है कि एक व्यक्ति का शरीर सीआरआईएसपीआर मशीनरी पर हमला कर सकता है, जैसे कि यह हमलावर बैक्टीरिया या वायरस पर हमला करेगा, सेल को सीआरआईएसपीआर- आधारित थेरेपी।

इसके अतिरिक्त, अधिकांश तकनीकों की तरह, सभी संपादन सटीक नहीं हैं। कभी-कभी सीआरआईएसपीआर डीएनए में गलत साइटों को लक्षित करता है और ऐसे परिवर्तन करता है जो शोधकर्ताओं का डर बीमारी का कारण बन सकता है। एक हालिया अध्ययन से पता चला है कि सीआरआईएसपीआर ने क्रोमोसोम के बड़े हिस्से को माउस भ्रूण स्टेम कोशिकाओं में जीनोम संपादन की साइट के पास पुनर्व्यवस्थित करने का कारण बताया - हालांकि यह प्रभाव हमेशा अन्य सेल सिस्टम में नहीं देखा जाता है। अधिकांश प्रकाशित परिणाम इंगित करते हैं कि ऑफ-रेट रेट 1-5 प्रतिशत है। यहां तक ​​कि यदि ऑफ-रेट रेट अपेक्षाकृत कम है, तो हम अभी तक दीर्घकालिक परिणामों को समझ नहीं पाएंगे।

सीआरआईएसपीआर खतरों को प्रचारित किया गया है

उपरोक्त संदर्भित अध्ययनों ने सीआरआईएसपीआर के संभावित नकारात्मक प्रभाव के बारे में मीडिया रिपोर्टों का एक झुकाव पैदा किया है, जिनमें से कई संभावित कैंसर के जोखिम का हवाला देते हैं। अक्सर नहीं, इनमें वास्तविक परिणामों का एक दूर-दूर निकाला गया निकालना शामिल है। जहां तक ​​मुझे पता है, सीआरआईएसपीआर-कैस 9 सिस्टम के साथ इलाज किए गए जानवरों को कैंसर विकसित करने के लिए दिखाया गया है।

अध्ययनों ने सीआरएसपीआर आधारित जीनोम संपादन सामान्य कोशिकाओं की तुलना में कैंसर कोशिकाओं में अधिक कुशलता से काम किया है। दरअसल, सीआरआईएसपीआर संपादन के लिए सामान्य कोशिकाओं का प्रतिरोध वास्तव में कैंसर उपचार के लिए अधिक आकर्षक बनाता है क्योंकि सामान्य ऊतकों को कम संभावित संपार्श्विक क्षति होगी - एक निष्कर्ष जो हमारी प्रयोगशाला में अनुसंधान द्वारा समर्थित है।

आगे की ओर देखते हुए, यह स्पष्ट है कि प्रौद्योगिकी में मानव रोगों का इलाज करने की बड़ी क्षमता है। हाल के अध्ययनों ने सीआरआईएसपीआर के काम के नए पहलुओं का खुलासा किया है जिनके तरीकों से इन उपचारों को विकसित किया जा सकता है। हालांकि, जीनोम संपादन का दीर्घकालिक प्रभाव केवल मानव रोगों के इलाज के लिए सीआरआईएसपीआर का व्यापक रूप से उपयोग करने के बाद मूल्यांकन किया जा सकता है।

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