CRISPR 기술을 발전시키는 7가지 혁신

CRISPR-Cas9 기술이 할 수 없는 것은 무엇입니까? 이 기사에서는 이 노벨상 수상 기술의 7가지 고유한 응용 분야를 살펴봅니다.

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게시일: 1년 2022월 XNUMX일

CRISPR 기술의 적용은 끝이 없는 것처럼 보이며 성공적인 이종이식 유전자 편집된 돼지 심장을 인간으로*, 낫적혈구 빈혈과 같은 혈액 질환 치료, 개선된 농업 및 농작물 탄력성.

CRISPR, 줄임말 C광택 R예를 들면 I우주 S호르몬 P맹검 Repeats는 DNA를 자르고 편집할 수 있는 박테리아의 면역 체계의 구성 요소입니다. 맞춤형 가이드의 지시에 따라 DNA 서열을 표적으로 삼아 절단할 수 있는 한 쌍의 분자 가위로 생각하십시오. 그것은 과학자들이 거의 모든 유기체의 유전자 코드를 재작성할 수 있게 해주면서도 이전의 어떤 유전자 편집보다 더 저렴하고 단순하며 정확합니다. 그러나 CRISPR에 대한 다른 많은, 다소 특이한 응용 프로그램도 연구되고 있습니다.

이 기사에서는 XNUMX가지를 살펴봅니다. 유일한 이 노벨상 수상 기술의 응용.

1. 디카페인 커피

커피 애호가라면 말할 것입니다. 디카 페인은 그것을 자르지 않습니다. 잠에서 깰 수 있는 느낌을 주거나 밤새 잠을 설치게 하지 않을 수도 있지만 "진짜" 커피의 풍미 프로필은 없습니다. 카페인을 제거하기 위해 로스터는 종종 미량의 화학 물질을 남기고 콩의 복잡한 향과 맛을 저하시키는 복잡한 화학 공정을 통해 커피 콩을 넣어야 합니다.

자연적으로 발생하는 카페인이 없는 몇 가지 커피 식물이 발견되었지만 최소한의 성공만 있었습니다. 그래서 식물 과학자들은 획기적인 발전을 위해 유전자 편집으로 눈을 돌렸습니다.

트로픽 바이오사이언스, CRISPR를 사용하여 커피 식물의 카페인 생산 유전자를 간단히 "끄는" 데 성공했습니다. 이것은 비싸고 낭비적이며 환경을 오염시키는 디카페인 공정의 필요성을 제거합니다. CEO인 Gilad Gershon은 몇 년 안에 시장에 출시되기를 희망하는 무카페인 커피가 이미 개발을 시작한 기후 회복력이 있는 커피 식물을 육종할 수 있는 "더 큰 기회로 가는 관문"이라고 믿습니다. 커피 애호가들은 기뻐합니다!

2. 매운 토마토

겸손한 토마토는 종종 ​​달콤하고 육즙이 많으며 신맛이 나는 것으로 묘사됩니다. 곧, 브라질의 한 과학자 팀이 토마토를 유전 공학적으로 조작하기를 희망함에 따라 매운 맛이 이 목록에 추가될 수 있습니다.

칠리 페퍼와 토마토는 수백만 년 전에 공통 조상에서 갈라져 나왔지만, 토마토는 고추를 매콤하게 만드는 분자인 캡사이시노이드를 만드는 데 필요한 유전 물질을 여전히 보유하고 있습니다. 브라질의 연구원들은 CRISPR과 같은 유전자 편집 도구를 사용하여 이러한 휴면 캡사이시노이드 유전자를 활성화하여 재배하기 어려운 것으로 악명 높은 전통적인 고추를 경제적으로 대체할 수 있다고 믿습니다. 맘마미아, 재미있네요.

3. 노숙취 와인

다음 날 숙취로 머리가 찢어지는 결과를 겪지 않고 시내에서 밤을 보낼 수 있기를 바라는 적이 있습니까? 운이 좋을 수도 있습니다. 일리노이 대학의 연구팀은 와인 발효에 사용되는 효모를 유전자 변형하여 레스베라트롤이라는 화합물을 증가시켜 숙취를 줄였습니다.

문제의 효모, Saccharomyces cerevisiae의, 각 유전자의 사본이 많기 때문에 적응력이 뛰어나고 이전 방법으로 유전 공학을 수행하기가 매우 어렵습니다. CRISPR을 사용하여 유전 공학자들은 원하는 유전자의 모든 사본을 한 번에 절단하여 와인의 레스베라트롤 양을 증가시켜 머리를 쪼개는 숙취를 먼지 속에 남겨 둘 수 있었습니다.

4. 해충 박멸

더 이상 말라리아를 퍼뜨리는 모기가 없는 세상에 산다면 어떨까요? 이 시나리오는 CRISPR로 가능합니다. 유전자 편집 기술은 전염병을 옮기거나 특정 생태계를 침범하는 종의 수를 통제하는 데 사용될 수 있습니다. 이것은 유전자 변형이 모든 후손에게 유전되어 여러 세대에 걸쳐 인구 전체에 퍼지도록 하는 "유전자 동인"의 생성을 통해 이루어집니다.

임페리얼 칼리지 런던(Imperial College London)의 연구원들은 이 기술이 말라리아 확산의 원인이 되는 모기 종에 대해 특별히 사용될 수 있음을 입증했습니다. CRISPR을 사용하여 그들은 유전자를 도입하여 두 부모 모두 그것을 가지고 있을 때 암컷이 알을 낳는 것을 막습니다. 갇힌 실험에서 개체군은 유전자 도입 후 7세대에 이르면 근절되었습니다.

전 세계적으로 연구원들은 침입 쥐와 호주의 야생 고양이를 포함한 다른 문제가 되는 종에 대해 이 접근 방식을 테스트할 계획입니다. 그러나 이러한 "유전자 동인"의 사용과 관련된 윤리적 고려 사항을 둘러싼 논란이 여전히 있습니다.

5. 알레르기 프리 식품

미국 성인의 90%와 어린이의 XNUMX%가 식품 알레르기가 있습니다. 그리고 이러한 수치는 놀라운 속도로 증가하고 있습니다. 음식 알레르기의 XNUMX%를 일으키는 것으로 알려진 밀, 대두, 땅콩을 포함한 식물군이 "XNUMX대"라고 불립니다. 음식 알레르기는 면역 체계가 단백질을 이물질로 인식하여 면역 반응을 유발할 때 발생하며 드물게는 치명적입니다. 이 문제를 완화하기 위해 과학자들은 알레르겐을 적게 생성하도록 식물을 유전자 변형하고 있습니다.

사우스 캐롤라이나의 연구원들은 체강 질병이나 글루텐 민감성이 있는 사람들이 더 잘 소화할 수 있도록 밀의 글루텐 함량을 줄이기 위해 노력해 왔습니다. 그들은 이러한 질병에 도움이 되는 음식을 개선하는 것이 도움이 되는 약이나 치료법을 찾는 것보다 더 쉬운 해결책이라고 믿습니다. 인게이트젠, North Carolina의 한 식품 기술 회사는 저자극성 땅콩을 개발하기 위해 노력하면서 유사한 전투에 임하고 있습니다. CRISPR을 사용하여 이 연구원들은 가능한 한 알레르겐이 없는 식물을 개발하여 사람들이 스트레스와 알레르기 없이 식사를 즐길 수 있도록 하기 위해 이러한 작물에서 가장 알레르기를 일으키는 단백질을 제거하기 위해 노력하고 있습니다.

6. 더 빠른 경주마

경주에 가자… 하지만 더 좋고, 더 빠르고, 유전자 조작된 말과 함께? 연구자들은 골격근 성장 억제제인 ​​미오스타틴 유전자의 다른 버전이 말의 유전자 기반 경주 거리 성향을 거의 유일하게 설명한다는 사실을 발견했습니다. 본질적으로 이것은 말의 "속도 유전자"입니다.

아르헨티나 사람 케이론바이오텍 CRISPR을 사용하여 경주마의 게놈을 편집하여 더 빠르고 강하고 더 나은 점퍼 품종을 만들고 있습니다. 그들은 96.2%의 효능으로 미오스타틴 유전자를 제거하는 데 성공했으며 이후 이 편집으로 성공적으로 말 배아를 생성했습니다. 장기적으로 그들은 말에게 자연적인 이점을 주는 더 많은 대립유전자를 식별한 다음 이를 함께 통합하여 다른 말이 동일한 빠른 이점을 갖도록 할 수 있기를 희망합니다.

7. 멸종 복원?

죽은 종을 되살릴 수 있을까요? 이것은 아마도 현재까지 CRISPR의 가장 독특한(조금 소름 끼치지만) 용도 중 하나일 것입니다. 바로 지금 나그네 비둘기를 부활시키는 것에 대해 진지한 이야기가 있습니다.

나그네 비둘기는 수억 마리의 무리를 지어 북미의 숲을 돌아다니곤 했지만 18세기와 19세기에 이것이 바뀌었습니다. 그들은 굶주린 유럽계 미국인들에 의해 대량 사냥되어 20세기 초에 종을 급격히 감소시켰고 마지막으로 알려진 나그네 비둘기는 1914년 포로 상태에서 죽었습니다.

캘리포니아 생명 공학, 소생 및 복원, 전용을 시작했습니다 여객 비둘기 프로젝트, 밀접하게 관련된 band-tailed pigeon의 게놈을 수정하여 종을 재건하는 것을 목표로 합니다. 성공한다면 그들은 이 접근 방식을 사용하여 많은 종류의 멸종되었거나 심각한 멸종 위기에 처한 종을 부활시킬 수 있다고 믿습니다. 이제 그들이 해야 하는지 여부에 대한 질문은 여전히 ​​논쟁의 여지가 있습니다. 그러나 살아있는 털북숭이 매머드를 보는 것이 꽤 멋질 것이라는 점을 부인할 수 없습니다.

CRISPR에 대한 연구가 계속되고 더 발전함에 따라 우리가 알고 있는 삶의 많은 측면이 변경될 수 있습니다. 의학에서 애완 동물, 식품에 이르기까지 개선의 여지가 있으며 유전 공학이 뛰어들 준비가 되어 있습니다. CRISPR은 불가능을 달성하거나 곧 달성할 것이며 심지어 한때 과학이라고 생각되었던 것을 가능하게 할 것이라고 해도 과언이 아닙니다. 소설이 가능해 보인다.

*최초의 유전자 변형 돼지 심장 이식에 성공한 남성이 수술 XNUMX개월 후 세상을 떠났습니다.

그의 사망 원인이 무엇인지는 아직 명확하지 않지만(조사가 진행 중임) 그 결과는 연구자들이 다음을 통해 장기 부족 위기를 해결하는 데 얼마나 근접했는지 이해하는 데 도움이 될 것입니다. 이종이식.