Virus vi khuẩn lây nhiễm tế bào vi khuẩn, Vi khuẩn. từ www.shutterstock.com

Ngày nay, cộng đồng khoa học đang kinh ngạc trước viễn cảnh chỉnh sửa gen để tạo ra Người thiết kế con người. Chỉnh sửa gen có thể có hậu quả lớn hơn so với biến đổi khí hậu, hoặc thậm chí là hậu quả của việc giải phóng năng lượng của nguyên tử.

CRISPR là từ viết tắt của cụm lặp lại Palindromic ngắn xen kẽ xen kẽ. Đây là hệ thống miễn dịch mà vi khuẩn phát triển để bảo vệ bản thân khỏi bị nhiễm trùng bởi vi khuẩn - dạng sống phong phú nhất trên hành tinh.

Nhỏ hơn bất kỳ hình thức cuộc sống được biết đến

Vi khuẩn được phát hiện ở Paris bởi Felix d'Hérelle tại Viện Pasteur trong 1917. Ông đang nghiên cứu một tập hợp bệnh nhân tự phục hồi từ bệnh lỵ. D'Hérelle đề xuất rằng một loại thuốc chống vi trùng nhỏ hơn bất kỳ dạng sống nào đã biết đã giết chết vi khuẩn ở những bệnh nhân bị nhiễm bệnh. Ông đã chứng minh một cách thuyết phục sự tồn tại của dạng sống mới này và đặt tên cho chúng là vi khuẩn: vi rút tấn công vi khuẩn.

Các vi khuẩn đã được nghiên cứu mạnh mẽ: vẻ đẹp của nó được tiết lộ với kính hiển vi điện tử và bộ gen của nó là dạng sống đầu tiên được giải trình tự.

Ứng phó với một cuộc tấn công của vi khuẩn

Trong 2007, Rodolphe Barrangou và Philippe Horvath của công ty sản xuất thực phẩm Danisco đã hợp tác với Sylvain Moineau của Đại học Laval để giải quyết vấn đề lâu dài trong sản xuất sữa chua. Họ hỏi: Tại sao vi khuẩn cần thiết cho việc sản xuất sữa chua và phô mai dễ bị vi khuẩn tấn công, và làm thế nào để ngăn chặn điều này?

Barrangou, Horvath và Moineau đã làm khám phá đáng kinh ngạc vi khuẩn thực sự có một hệ thống miễn dịch.

CRISPR: Hệ thống miễn dịch vi khuẩn có được.

{youtube}yW0yA3qoH9A{/youtube}

Sau một cuộc tấn công vi khuẩn ban đầu, một số lượng nhỏ vi khuẩn còn sống sẽ nhận ra DNA của vi khuẩn mới tấn công. Các vi khuẩn còn sống sau đó sẽ tạo ra phản ứng miễn dịch dẫn đến cái chết của vi khuẩn. Các vi khuẩn sống sót sau một cuộc tấn công của phage sẽ nhúng một đoạn DNA của vi khuẩn vào bộ gen vi khuẩn của chúng để phục vụ như là một bộ nhớ của người Hồi giáo về sự lây nhiễm.

Mục tiêu và sever

Barrangou, Horvath và Moineau sau đó phát hiện làm thế nào các vi khuẩn xâm nhập đã được loại bỏ. Khi nhận ra vi khuẩn mới xâm nhập, vi khuẩn sẽ nhắm mục tiêu và cắt đứt DNA của vi khuẩn xâm nhập.

Fond de recherche de Québec: CRISPR-Cas9: L'origine de la découverte | Sylvain Moineau.

{youtube}Bz0aN5qEkyw{/youtube}

Các nhà sinh vật học Jennifer Doudna và Emmanuelle Charpentier đã khám phá thêm hướng dẫn mà đã tiến hóa trong hệ thống miễn dịch vi khuẩn. Bất kỳ vi khuẩn nào có DNA tương ứng với đoạn bộ nhớ thu được từ nhiễm trùng trước đó sẽ được nhận ra và cắt đứt bởi một máy móc loại bỏ hướng dẫn của J. Cùng với nhau, hệ thống miễn dịch vi khuẩn bao gồm các đoạn bộ nhớ của DNA vi khuẩn và bộ máy phản ứng của vi khuẩn được gọi là hệ thống CRISPR-Cas9.

Khai thác thương mại của những khám phá theo sau. Doudna, Charpentier và những người khác nhận ra rằng hệ thống sinh học mới này có thể được khai thác để chỉnh sửa gen trong bất kỳ dạng sống nào.

 Khoa học Bozeman: CRISPR là gì?

{youtube}MnYppmstxIs{/youtube}

Hệ thống CRISPR-Cas9 không phải là hệ thống chỉnh sửa gen đầu tiên được phát hiện. Nhà hóa sinh quá cố Michael Smith, trong khi tại Đại học British Columbia, đã được trao giải thưởng Nobel về 1993 vì phát hiện ra một phương tiện hóa học chỉnh sửa gen với các ứng dụng liên quan đến ung thư và các bệnh khác.

Khoa học UBC: Di sản của Tiến sĩ Michael Smith.

{youtube}khYP1dN5nRg{/youtube}

Vi khuẩn như một giải pháp tiềm năng

D'Hérelle đã quan sát thấy rằng cùng một loại vi khuẩn được phân lập từ các bệnh nhân hồi phục khỏi bệnh lỵ có thể được sử dụng để bảo vệ thỏ khỏi bị nhiễm trùng gây tử vong. Đến trước khi phát hiện ra kháng sinh, phát hiện của d'Hérelle Sinclair Lewis đặc trưng cho liệu pháp vi khuẩn của con người Tiểu thuyết đoạt giải Pulitzer Arrowsmith.

Một trong những bộ sưu tập lớn nhất của vi khuẩn trên toàn cầu là tại Đại học Laval. Sylvain Moineau là người quản lý, và bộ sưu tập được đặt theo tên của Felix d'Hérelle.

Hy vọng bây giờ là liệu pháp vi khuẩn có thể được coi là một giải pháp tiềm năng để kháng kháng sinh. Tuy nhiên, bất kỳ kỳ vọng nào của liệu pháp phage đều bị lấn át bởi sự khai thác hiện tại của lợi ích thương mại của hệ thống CRISPR-Cas9.

Ngày nay, hậu quả mở hộp Pandora là khi chúng ta. Việc áp dụng hệ thống CRISPR-Cas9 để tạo ra con người thiết kế thông qua việc chỉnh sửa gen gen của trứng người đã thu hoạch sẽ tạo ra những thay đổi vĩnh viễn qua các thế hệ kế tiếp và nỗi sợ hãi về những hành động này có thể sánh ngang hậu quả của chiến tranh hạt nhân và biến đổi khí hậu.

Nhưng có những ứng dụng tiềm năng khác của dòng sản phẩm không phải là mầm non CRISPR-Cas9, giống như chỉnh sửa gen của bệnh. Điều này gần đây đã được thực hiện thành công cho loạn dưỡng cơ ở chó. Akin đối với huyền thoại về Hộp Pandora, sự bi quan về chỉnh sửa gen dòng mầm mầm có thể được bù đắp bằng hy vọng mang lại lợi ích trong tương lai cho loài người.

{youtube}lXmHA-XySmk{/youtube}

Giới thiệu về Tác giả

John Bergeron, Giáo sư danh dự Robert Reford và Giáo sư Y khoa tại McGill, Đại học McGill. John Bergeron biết ơn thừa nhận Kathleen Dickson là đồng tác giả.

Bài viết này được tái bản từ Conversation theo giấy phép Creative Commons. Đọc ban đầu bài viết.

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon