Skip to end of metadata
Go to start of metadata

You are viewing an old version of this content. View the current version.

Compare with Current View Version History

« Previous Version 5 Current »

Metoda CRISPR

Metoda CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) je přirozený obranný mechanismus bakterií a archeí (jednobuněčné organismy), který jim pomáhá bojovat proti virovým infekcím. Základem tohoto systému jsou specifické sekvence DNA, které umožňují identifikaci a neutralizaci cizorodé DNA virů nebo plazmidů. Plazmid je malá, kruhová molekula DNA, která se vyskytuje uvnitř buněk, obvykle u bakterií, ale také u některých archeí a eukaryot (například kvasinek). Na rozdíl od chromozomální DNA není plazmid součástí hlavního genomu organismu a často se replikuje nezávisle.

Struktura a princip CRISPR

CRISPR se skládá z několika klíčových prvků:

  1. CRISPR lokus: Úseky bakteriální DNA, které obsahují:

    • Opakující se sekvence (repeats): Krátké identické úseky DNA, obvykle 20–40 bází dlouhé.

    • Spacer sekvence: Mezilehlé úseky DNA, které pocházejí z genomu virů, se kterými se bakterie setkala. Tyto sekvence slouží jako „paměť“ infekcí.

  2. CRISPR-associated (Cas) geny: Geny, které kódují proteiny nezbytné pro fungování systému CRISPR. Tyto proteiny pomáhají při zpracování CRISPR RNA a degradaci cizorodé DNA.

Kroky mechanismu CRISPR

CRISPR zahrnuje tři hlavní fáze:

1. Akvizice (získání cizí DNA)

Když je bakterie napadena virem, části virové DNA (nebo jiného patogenu) se začlení do CRISPR lokusu jako nová spacer sekvence. Tím bakterie vytváří „genetickou paměť“ této infekce.

2. Expresní fáze

CRISPR lokus je přepsán do dlouhé RNA (pre-crRNA), která obsahuje opakující se i spacer sekvence. Tato RNA je následně zpracována na kratší molekuly nazývané CRISPR RNA (crRNA), z nichž každá obsahuje jednu spacer sekvenci.

3. Interference

crRNA se váže na proteinový komplex Cas (například Cas3 nebo jiný typ, podle druhu CRISPR systému). Tento komplex dokáže rozpoznat cizí DNA odpovídající spacer sekvenci a následně ji rozštěpit, čímž neutralizuje hrozbu.

Metoda CRISPR-Cas9

Rozdíl mezi CRISPR a CRISPR-Cas9

  • CRISPR je základní mechanismus, který zahrnuje ukládání a používání genetické informace proti patogenům.

  • CRISPR-Cas9 je konkrétní aplikace tohoto systému, která využívá protein Cas9 jako „nůžky“ pro přesné střihání DNA. Cas9 je jen jeden z mnoha proteinů Cas, které se mohou vázat na CRISPR RNA.

CRISPR jako takový je univerzální systém pro adaptivní imunitu bakterií, zatímco CRISPR-Cas9 je nástroj vytvořený vědci k editaci DNA.

Editace genů pomocí metody CRISPR-Cas9

CRISPR-Cas9 funguje jako molekulární nůžky. Může část genetické informace vystřihnout, aby přestala fungovat. A nebo ji nahradí jinou informací, aby tělo vědělo, co má dělat odlišně. Tento mechanismus vznikl v přírodě během stovky milionů let souboje bakterií a virů. Vědci ho pak vlastně jen „ochočili“.

Představíme-li si, že je DNA jako kniha, CRISPR-Cas9 vědcům umožní najít konkrétní stránku, větu nebo slovo, a buď ho smazat, změnit, nebo přidat nové a tím opravit chybu.

https://www.youtube.com/watch?v=2pp17E4E-O8

V posledních letech probíhají intenzivní výzkumy v genetice. Je velkým úspěchem, že se na světové úrovni na výzkumu podílejí čeští vědci - biochemik, profesor Martin Jínek.
Objev genetických nůžek, kterými je možné upravit DNA, získal Nobelovu cenu v roce 2020 - získlaly ji vědkyně Emmanuelle Charpentier a Jennifer Doudna.

Martin Jínek sehrál klíčovou roli při vývoji metody CRISPR-Cas9 a byl prvním autorem průlomového článku v časopisu Science z roku 2012. Tento článek popisoval, jak lze CRISPR-Cas9 použít k cílené editaci DNA. Přesto Nobelovu cenu nezískal, což vyvolalo určité diskuze v odborné i veřejné sféře. Jínek byl v té době postdoktorandem v laboratoři vedené Jennifer Doudna.

Poutavé povídání o vědě s profesorem Martinem Jínkem

Rozvoj metody CRISPR-Cas9 je významným skokem ve vědě a medicíně. Technologie otevírá dveře ke zlepšení léčby nemocí, vytváření odolnějších plodin a dalším průlomům ve vědě.

Aplikace metody skýtá široké možnosti, ale na druhou stranu otevírá etické otázky. Zejména otázka modifikace genů v zárodečné linii - to znamená, že by se genové modifikace potom přenášely na potomky. Na toto neexistuje v současné době žádný globální a celospolečenský koncensus.

  • No labels