Petriskålar som innehåller spirande embryon från en jordbruksväxt som kallas camelina sativa som har tagit emot skarvat genetiskt material via CRISPR-Cas9-processen visas på Leibnitz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research i Gatersleben, Tyskland. Dessa prover kommer att användas för uppfödning av biologiska mångfaldshybrider som passar framtidsmodellerade miljöscenarier. Sean Gallup/Getty Images Nyligen, det har varit mycket surr om myggor; specifikt, den genetiskt modifierade sorten. Den här sommaren, ett team av forskare från University of California, Santa Barbara och University of Washington var banbrytande för en metod för att bråka med myggvision, vilket gör det mycket svårt för dem att hitta mänskliga mål.
Hur lyckades de med en sådan bedrift? Med hjälp av ett genteknikverktyg som kallas CRISPR.
"CRISPR var ursprungligen ett sätt som bakterier utvecklade för att bekämpa virus, "säger Raphael Ferreira, genomicsingenjör vid Harvard Medical School. Ofta jämfört med ett par "molekylsaxar, "CRISPR använder specialiserade proteiner som kallas Cas - kort för CRISPR-associerade enzymer att klippa DNA- eller RNA -delar på ett exakt sätt, förprogrammerad plats. Sedan, systemet kan infoga eller ta bort den önskade genen på den platsen, och altfiol :genredigerad organism.
CRISPR öppnar en värld av möjligheter, inklusive många - som bländande mygg - inom människors hälsa. Men det är inte allt det används till. "Vi har så många varianter av den tekniken, det har gjort det möjligt för oss att göra alla möjliga gentekniker, säger Ferreira.
Här är några av de vildaste sätten som forskare tillämpar CRISPR inuti (och eventuellt utanför) labbet.
Tänk dig att bita i en vinstockmogen tomat. Vilka smaker kommer att tänka på? Ljuv? Surt, kanske lite välsmakande? Vad sägs om kryddig?
Tack till ett internationellt team av genetiker, det kan vara den ödmjuka tomatens framtida smakprofil. Forskare i Brasilien och Irland har föreslagit CRISPR ett sätt att aktivera vilande capsaicinoidgener i tomatplantor, samma genetiska sekvens som ger chilis sin kick. Förutom att skapa den perfekta blodiga Mary, växterna lovar ett ekonomiskt alternativ till traditionell paprika, som är notoriskt knepiga att odla.
CRISPR kan också ge en boost till din dagliga frukostrutin - eller ta bort boosten. Det brittiska företaget Tropic Biosciences utvecklar för närvarande en kaffeböna konstruerad för att odla koffeinfri. Det är en stor grej, eftersom dagens kaffebönor måste vara kemiskt koffeinfria, vanligtvis genom att blötlägga dem i etylacetat eller metylenklorid (även en ingrediens i färgborttagare). Detta hårda kemiska bad tar bort både bönornas koffein och mycket av deras smak. CRISPR-kaffe lovar en skakfri kopp Joe, med all rostig godhet av full-caf.
Om du någonsin önskat att du kunde ha en utekväll på stan utan att få en huvudklyvning baksmälla nästa morgon, du kan ha tur. Ett team av forskare vid University of Illinois har använt sin genetiska sax för att öka hälsofördelarna med en jäststam som används för att jäsa vin-och de har tagit bort generna som är ansvariga för huvudvärk nästa dag.
Saccharomyces cerevisiae , jästen i fråga, är en polyploid organism, vilket betyder att den har många kopior av varje gen (i motsats till de vanliga två). Denna funktion gör jästen både mycket anpassningsbar och extremt svår att genetiskt konstruera med äldre metoder, som bara kunde rikta en kopia av en gen åt gången.
Men CRISPR tillåter genetiska ingenjörer att skära över varenda version av en gen på en gång. Jämfört med äldre teknik, "komplexiteten i vad du kan göra med CRISPR är långt bortom, säger Ferreira, "Det handlar om effektivitet."
Använder det, Illinois-teamet kunde öka mängden hjärtfrisk resveratrol i sitt vin, medan du lämnar baksmälla på klipprumsgolvet.
När det gäller boskapsskötsel, horn är vanligtvis en no-go. På en fullvuxen tjur, de utgör fara för bonden, det andra boskapet, och ibland till djuret själv.
Traditionellt, farm-uppfödda nötkreatur dehornas genom att förinta hornproducerande celler på djurets panna, ligger på två beniga utstick som kallas hornknoppar. Knopparna förstörs på ett av flera olika smärtsamma sätt:med bra gammaldags knivar, eller genom att applicera strykjärn, elektricitet, eller frätande ämnen som natriumhydroxid. Dessa metoder kan ibland leda till ansiktsbesvär eller ögonskador. Men CRISPR kan bara erbjuda ett mer etiskt alternativ.
Med CRISPR, forskare har konstruerat en gen för hornlöshet hos nötkreatur, effektivt eliminera behovet av hornborttagningsprocedurer hos dessa djur. Ännu mer intressant, några av dessa genredigerade tjurar har kunnat överföra egenskapen till sina avkommor-vilket är avgörande för att behålla egenskapen i befolkningscirkulationen. I vetenskapliga kretsar, detta har setts som en potentiellt stor framgångssaga:så mycket att genetikern Alison L. Van Eenennaam från University of California, Davis skrev en uppsats i Nature om det, kallar hornborttagning "ett djurhälsoproblem med hög prioritet" och förespråkar fortsatt forskning.
Historiskt sett allmänheten har haft mindre entusiasm för genträdda grödor och boskap, även om ny forskning tyder på att dessa attityder kan förändras. Men tänk om CRISPR skulle användas till något lite mindre "Charlottes webb" och lite mer "Jurassic Park"?
Kanske den mest långt borta användningen för CRISPR för tillfället är dess potential att få tillbaka hela arter från de döda. Och just nu, det talas allvarligt om att återuppliva en viss art:passageduvan.
Passageduvor brukade vandra i Nordamerikas skogar i flockar hundratals miljoner starka, mörknar himlen och dundrar genom underställningen i vad naturvårdaren Aldo Leopold beskrev som "en fjädrad storm". Dock, som började förändras på 1700- och 1800 -talet, som europeiska kolonister strålade ut över kontinenten.
Förutom att vara allestädes närvarande, passageduvor hade den olyckliga kvaliteten att vara utsökt. De jagades i massor av hungriga euro-amerikaner, både för mat och sport. Detta skulle förmodligen inte ha varit så förödande för fåglarnas totala befolkning, förutom att människor samtidigt förstörde mycket av sina häckningsplatser. Denna brutala kombination drev arten till en kraftig nedgång i början av 1900 -talet. Den sista kända passageduvan, en fågel som heter Martha, dog i fångenskap 1914.
Nu, forskare letar efter CRISPR som ett sätt att få tillbaka dessa ikoniska fåglar. Kalifornienbaserade bioteknikorganisationen Revive &Restore har ett särskilt Passenger Pigeon Project, som syftar till att återupprätta arten genom att modifiera genomet för den närbesläktade bandsvansduvan. Om det lyckas, gruppen säger, de skulle kunna använda detta tillvägagångssätt för att återuppväcka alla slags utdöda eller kritiskt hotade varelser, från den svartfotade iller till den ulliga mammuten. Oavsett om de skall är, självklart, fortfarande en fråga om viss debatt, men det går inte att förneka att CRISPR har möjliggjort science fiction.
Nu är det intressant:År 2020, Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna tilldelades Nobelpriset i kemi för banbrytande CRISPR -teknik, vilket gör dem till den sjätte och sjunde kvinnan som någonsin fått priset.
