Virus bakteria menjangkiti sel-sel bakteria, Virus bakteria. dari www.shutterstock.com
Hari ini, komuniti saintifik teragak-agak dalam prospek penyuntingan gen untuk mencipta "Pereka" manusia. Pengeditan gen mungkin lebih banyak akibat daripada perubahan iklim, atau pun akibat daripada melepaskan tenaga atom.
CRISPR adalah akronim untuk Berulang Palindromic Berulang Berulang Dius Biasa. Ini adalah sistem imun yang dikembangkan oleh bakteria untuk melindungi diri mereka dari jangkitan oleh bacteriophages - bentuk hidup yang paling melimpah di planet ini.
Lebih kecil daripada sebarang bentuk kehidupan yang diketahui
Bakteria telah ditemui di Paris oleh Felix d'Hérelle pada Institut Pasteur dalam 1917. Beliau sedang mengkaji subset pesakit secara spontan pulih daripada disentri. D'Hérelle mencadangkan bahawa antimicrobes lebih kecil daripada apa-apa bentuk kehidupan yang diketahui telah membunuh bakteria pada pesakit yang dijangkiti. Beliau menunjukkan secara mendalam keberadaan bentuk kehidupan baru ini, dan menamakan mereka bacteriophages: virus yang menyerang bakteria.
Bacteriophage telah dikaji dengan sangat: kecantikannya telah diturunkan dengan mikroskop elektron dan genomnya adalah bentuk kehidupan pertama yang disusun.
Menjawab serangan bakteria
Di 2007, Rodolphe Barrangou dan Philippe Horvath dari syarikat pengeluaran makanan Danisco bekerjasama dengan Sylvain Moineau dari Universiti Laval untuk menyelesaikan masalah lama dalam pengeluaran yogurt. Mereka bertanya: Mengapa bakteria yang penting untuk pengeluaran yogurt dan keju yang mudah terdedah kepada serangan bakteria, dan bagaimana ia dapat dicegah?
Barrangou, Horvath dan Moineau membuat penemuan menakjubkan bakteria itu sebenarnya mempunyai sistem imun.
CRISPR: Sistem Immune Bakteria yang Dibeli.
{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}
Selepas serangan bacteriophage awal, sebilangan kecil bakteria yang masih hidup akan mengiktiraf DNA bakteria yang baru menyerang. Bakteria yang masih hidup kemudian akan melancarkan tindak balas imun yang membawa kepada kematian bakteria. Bakteria yang selamat dari serangan phage akan membenamkan serpihan bakteria DNA dalam genom bakteria mereka untuk berfungsi sebagai "ingatan" jangkitan.
Sasaran dan memutuskan
Barrangou, Horvath dan Moineau kemudian ditemui bagaimana bakteria penyerang telah dihapuskan. Setelah pengiktirafan bakteria baru yang menyerang, bakteria akan menyasarkan dan memutuskan DNA bakteria penyerang.
Selamat datang di Québec: CRISPR-Cas9: L'origine de la découverte | Sylvain Moineau.
{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}
Para ahli biologi Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier telah menemui lebih lanjut bahawa "panduan" telah berkembang dalam sistem imun bakteria. Mana-mana bacteriophage yang DNAnya sepadan dengan serpihan memori yang diperoleh daripada jangkitan terdahulu akan diiktiraf dan dipotong oleh jentera penyingkiran "berpandu". Bersama-sama, sistem imun bakteria merangkumi serpihan ingatan DNA bakteria dan jentera tindak balas bakteria dikenali sebagai sistem CRISPR-Cas9.
Eksploitasi komersil penemuan itu diikuti. Doudna, Charpentier dan lain-lain mengakui bahawa sistem biologi yang baru ini boleh dieksploitasi untuk menyunting gen dalam bentuk kehidupan apa pun.
Sains Bozeman: Apa itu CRISPR?
{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}
Sistem CRISPR-Cas9 bukan sistem pengeditan gen pertama yang dapat ditemui. Ahli biokimia lewat Michael Smith, sementara di University of British Columbia, dianugerahkan Hadiah Nobel di 1993 untuk penemuan bahan kimia pengeditan gen dengan aplikasi yang berkaitan dengan kanser dan penyakit lain.
UBC Science: The Legacy of Dr. Michael Smith.
{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}
Bakteria sebagai penyelesaian yang berpotensi
D'Hérelle mendapati bahawa bacteriophage yang sama yang diasingkan daripada pesakit yang pulih dari disentri boleh digunakan untuk melindungi arnab dari jangkitan sebaliknya maut. Datang sebelum penemuan antibiotik, penemuan d'Hérelle diilhami Sinclair Lewis untuk merawat terapi bakteropian manusia dalam dirinya Novel yang memenangi Hadiah Pulitzer Arrowsmith.
Salah satu koleksi terbesar bacteriophages secara global adalah di Universiti Laval. Sylvain Moineau adalah kurator, dan koleksi itu dinamai oleh Felix d'Hérelle.
Harapan sekarang ialah terapi bakteria dapat dipertimbangkan sebagai penyelesaian yang berpotensi rintangan antibiotik. Walau bagaimanapun, apa-apa jangkaan terapi phage dikawal oleh eksploitasi semasa faedah komersil sistem CRISPR-Cas9.
Hari ini, akibat membuka kotak Pandora ada pada kami. Penerapan sistem CRISPR-Cas9 untuk menjana manusia pereka melalui pengeditan gen "gen-line" telur manusia yang dituai akan mewujudkan perubahan kekal yang berterusan melalui generasi berturut-turut, dan ketakutan terhadap tindakan ini boleh dibandingkan dengan akibat peperangan nuklear dan perubahan iklim.
Tetapi ada kemungkinan lain aplikasi "non-germline" CRISPR-Cas9, seperti penyebaran penyakit gen. Ini baru berjaya dicapai distrofi otot pada anjing. Akin ke mitos Kotak Pandora, pesimisme tentang penyuntingan gen "gen-line" mungkin diimbangi oleh harapan untuk faedah masa depan kepada manusia.
{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}
Tentang Pengarang
John Bergeron, Profesor Robert Reford Emeritus dan Profesor Perubatan di McGill, Universiti McGill. John Bergeron mengucapkan terima kasih kepada Kathleen Dickson sebagai pengarang bersama.
Artikel ini diterbitkan semula daripada Perbualan di bawah lesen Creative Commons. Membaca artikel asal.
Buku-buku yang berkaitan
at InnerSelf Market dan Amazon
