Kết nối CRISPR: Cách tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học sử dụng công nghệ di truyền để cải thiện thế giới của chúng ta

bởi Jennifer Tidball

Giải pháp cho một số bệnh động vật và thực vật tàn khốc nhất thế giới thường có thể được tìm thấy trong một gen duy nhất trên chuỗi DNA.

Tìm tỷ số bóng đá pháp giải pháp này được sử dụng để dành tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học nhiều năm hoặc thậm chí nhiều thập kỷ. Công việc thậm chí còn khó khăn hơn với tỷ số bóng đá pháp bộ gen cực kỳ phức tạp như lúa mì, bao gồm 16 tỷ cặp cơ sở trong mã DNA của nó. Để so sánh, kích thước của bộ gen người chỉ là 3 tỷ cặp DNA.

Nhưng nhờ một công nghệ chỉnh sửa gen mới mang tính cách mạng được gọi là CRISPR-CAS9, tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu có một cách dễ dàng và hiệu quả hơn để làm việc với tỷ số bóng đá pháp bộ gen phức tạp.

tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu của Đại học bang Kansas biết giá trị của CRISPR, và họ đã phát triển tỷ số bóng đá pháp cách đạo đức và có trách nhiệm để sử dụng công nghệ này để cải thiện thế giới của chúng ta, từ phát triển tỷ số bóng đá pháp giống lúa mì mới đến chống lại tỷ số bóng đá pháp bệnh động vật.

Công nghệ mới này sử dụng tỷ số bóng đá pháp quy trình tự nhiên trong tỷ số bóng đá pháp tế bào để chỉnh sửa hoặc lai một gen để chọn một đặc điểm cụ thể trong tế bào khi nó tái tạo

tỷ số bóng đá pháp — pronounced “crisper” — stands for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. tỷ số bóng đá pháp-Cas9 is a simple, but powerful, genome-editing technology that targets and cuts DNA with an enzyme called CAS9. A genome comprises the complete set of DNA genes bundled together as the chromosomes in cells.

Kể từ khi được giới thiệu vào năm 2012, CRISPR Technology đã cách mạng hóa thế giới khoa học. Sử dụng CRISPR, tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu như nhà nghiên cứu bệnh học thực vật Eduard Akhunov có thể bắt đầu phát triển tỷ số bóng đá pháp giống lúa mì có năng suất cao hơn hoặc chịu hạn hơn. Nhà sinh hóa Gregory Finnigan có thể nghiên cứu tỷ số bóng đá pháp loài mô hình như nấm men. Nhà virus học Raymond, Bob Bob Rowland có thể chống lại tỷ số bóng đá pháp bệnh lợn tàn phá.

Quá trình bắt đầu bằng bản thiết kế di truyền: DNA. Enzyme CRISPR-CAS9 hoạt động giống như kéo phân tử thực hiện cắt giảm ở những nơi cụ thể trong DNA. Sau đó, tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học có thể để tỷ số bóng đá pháp tế bào sửa DNA thông qua quá trình sửa chữa dễ bị lỗi để loại bỏ tỷ số bóng đá pháp gen hoặc nhà khoa học cụ thể có thể cung cấp cho tỷ số bóng đá pháp tế bào với một mẫu DNA mới ngắn để sửa chữa cắt và đồng thời đưa ra một sự thay đổi chính xác cho gen.

Nó có vẻ tổng hợp, nhưng một loài DNA DNA liên tục thay đổi vì quá trình đột biến tự nhiên đang diễn ra.

“All breeding, whether in crops or animals, depends on these naturally introduced mutations,” Akhunov said. “tỷ số bóng đá pháp-Cas9 can do the same thing as the natural mutation process, but it is doing it at a very fast pace and only in a specific gene in the genome.”

Ví dụ, tỷ số bóng đá pháp nhà máy lai đã tồn tại trong nhiều thiên niên kỷ để sử dụng một hệ thống sinh sản riêng của nhà máy để tạo ra một nhà máy mới với hy vọng những đặc điểm tốt nhất của cha mẹ, ông Dor Dorhout nói. Tuy nhiên, quá trình này có thể mất nhiều năm và nhiều thử nghiệm để tạo ra những đặc điểm tốt nhất có thể. Công nghệ CRISPR cho phép tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học thực hiện điều này một cách hiệu quả và hiệu quả hơn nhiều.

tỷ số bóng đá pháp là một phần của hệ thống miễn dịch bảo vệ vi khuẩn khỏi virus. Trên thực tế, tỷ số bóng đá pháp đã được sử dụng để phát triển nuôi cấy vi khuẩn kháng vi-rút để sản xuất sữa, điều đó có nghĩa là nếu bạn ăn parfait sữa chua cho bữa sáng, bạn có thể ăn vi khuẩn mang tỷ số bóng đá pháp.

tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu có thể sử dụng công nghệ CRISPR-CAS9 để khám phá thêm nhiều bộ gen thực vật và động vật. Trình tự của rất nhiều bộ gen trong vài thập kỷ qua rất thú vị, Finnigan nói, nhưng khả năng của công nghệ CRISPR thậm chí còn thú vị hơn vì họ cung cấp cho tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học như anh ta một bộ công cụ mới.

Từ với công nghệ mới này, chúng ta có thể đặt câu hỏi lớn hơn, phức tạp hơn và gần gũi hơn với một căn bệnh này, ông Fin Finnigan nói. Thay vì nghiên cứu một hoặc hai gen, chúng ta có thể nghiên cứu hàng trăm gen. Bây giờ chúng ta có thể làm khoa tỷ số bóng đá pháp thực sự thú vị.

Chỉnh sửa gen

Là một mã di truyền, DNA định nghĩa tất cả tỷ số bóng đá pháp đặc điểm mong muốn trong lúa mì, bao gồm năng suất cao hơn, kháng bệnh, dung nạp hạn hán và chất lượng sử dụng cuối.

trongĐại tỷ số bóng đá pháp Nông nghiệp, Eduard Akhunov, Giáo sưBệnh lý thực vậtvà Wei Wang, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ trongBệnh lý thực vật, đang sử dụng công nghệ CRISPR để phát triển tỷ số bóng đá pháp giống lúa mì với tỷ số bóng đá pháp đặc điểm được cải thiện. TheỦy ban lúa mì Kansasđang hỗ trợ những nỗ lực của họ.

“We are looking at traits that can benefit the Kansas farmer and wheat production in Kansas,” Akhunov said. “Then, we are trying to edit genes affecting these traits and transferring them into Kansas wheat varieties.”

Nhờ bộ gen lúa mì được giải trình tự gần đây, nhóm Akhunov, có thể sử dụng tỷ số bóng đá pháp công cụ tính toán để tìm tỷ số bóng đá pháp mảnh cụ thể của bộ gen lúa mì mà họ muốn sửa. Bởi vì CRISPR rất chính xác, tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học có thể sử dụng nó để sửa chữa một vài cặp cơ sở DNA để cải thiện lúa mì.

Nhóm đã thấy thành công: Họ đã sử dụng CRISPR để thay thế một vài cặp cơ sở DNA và tạo ra tỷ số bóng đá pháp dòng lúa mì với trọng lượng hạt tăng và hàm lượng protein được cải thiện.

Để tạo ra một loại lúa mì mới bằng phương pháp nhân giống truyền thống có thể mất ít nhất năm đến bảy năm vì tỷ số bóng đá pháp nhà khoa học phải lai tạo tỷ số bóng đá pháp giống khác nhau, hoặc đôi khi thậm chí liên quan đến tỷ số bóng đá pháp loài, để giới thiệu những đặc điểm mong muốn. Sử dụng công nghệ CRISPR, Akhunov và nhóm của ông có thể giới thiệu tỷ số bóng đá pháp đặc điểm mới lạ vào tỷ số bóng đá pháp giống lúa mì trong khoảng hai năm bằng cách chỉnh sửa tỷ số bóng đá pháp gen cụ thể kiểm soát tỷ số bóng đá pháp đặc điểm này.

Công nghệ CRISPR đặc biệt có thể hữu ích trong tỷ số bóng đá pháp trường hợp khi tỷ số bóng đá pháp bệnh lúa mì tàn phá mới xuất hiện nhanh chóng và sự phát triển nhanh chóng của tỷ số bóng đá pháp giống kháng thuốc là rất quan trọng để duy trì sản xuất cây trồng.

Ví dụ, hiện tại, chúng tôi đang tìm kiếm tỷ số bóng đá pháp gen có thể tạo ra lúa mì chống lại nhiều mầm bệnh của nấm, theo Akhunov.

tỷ số bóng đá pháp nghiên cứu sinh học di truyền và phân tử trong cây trồng ngũ cốc - như gạo, lúa mạch và ngô - đã xác định một số gen kiểm soát tỷ số bóng đá pháp đặc điểm chính giữa tỷ số bóng đá pháp loài.

Chỉnh sửa gen dựa trên CRISPR đã nổi lên như một công nghệ mạnh mẽ có thể tận dụng tối đa thông tin bộ gen có sẵn và giúp chuyển nhanh tỷ số bóng đá pháp đặc điểm từ tỷ số bóng đá pháp loại cây trồng khác vào tỷ số bóng đá pháp giống lúa mì, Mitch Akhunov nói.

Akhunov và nhóm của ông đang áp dụng công nghệ CRISPR để cải thiện một loạt tỷ số bóng đá pháp đặc điểm bao gồm năng suất, khả năng chống mầm bệnh, chất lượng sử dụng cuối và chất lượng dinh dưỡng.

gen lái xe

Nếu tỷ số bóng đá pháp là xe hơi của công nghệ di truyền, thì một nhóm hóa sinh đang nghiên cứu động cơ xe hơi và đơn vị GPS.

Nói cách khác, Gregory Finnigan, Trợ lý Giáo sưKhoa Sinh hóa vàtrongĐại tỷ số bóng đá pháp Nghệ thuật và Khoa tỷ số bóng đá pháp, đang cải thiện một phần của công nghệ tỷ số bóng đá pháp: ổ đĩa gen.

“We’re looking at the design, the architecture, how the gene drive works and how it can work better,” Finnigan said. “We want to make sure the gene drive ‘drives’ with an off switch.”

Thông qua tỷ số bóng đá pháp ổ gen, những thay đổi di truyền do CRISPR có thể truyền cho con cái và tỷ số bóng đá pháp thế hệ tương lai và có thể được sử dụng để chỉ đạo tỷ số bóng đá pháp đặc điểm của quần thể sinh học. Finnigan và nhóm sinh viên tốt nghiệp và đại học của mình đang nghiên cứu tỷ số bóng đá pháp ổ gen thông qua hệ thống mô hình của men. Cụ thể, họ đang nghiên cứu về men Baker, được sử dụng để làm bánh mì và rượu lên men.

Mối quan tâm của chúng tôi là nghiên cứu chính kỹ thuật CRISPR và chúng tôi đang xem xét bao gồm cả quyền kiểm soát bổ sung cho hệ thống độc đáo này, theo ông Finnigan. Có một cách để làm điều này để mọi người chiến thắng. Bạn có thể chống lại tỷ số bóng đá pháp bệnh, nhưng bạn vẫn có thể bảo tồn và bảo vệ môi trường tự nhiên.

Phòng thí nghiệm Finnigan, là một trong số ít tỷ số bóng đá pháp phòng thí nghiệm trên toàn thế giới chuyên về công nghệ ổ đĩa gen. Bằng cách làm việc trong một sinh vật đơn bào như nấm men, Finnigan có thể nghiên cứu tỷ số bóng đá pháp ổ gen nhanh chóng và hiệu quả. Công việc của ông có tỷ số bóng đá pháp ứng dụng rộng rãi và có thể mang lại lợi ích cho nông nghiệp, con người, sinh thái và nghiên cứu.

Ví dụ, nhóm Finnigan, đã phát triển một ổ gen với một công tắc di truyền để tắt CAS9 khi nó không còn cần thiết. Mục tiêu của nhóm nhóm là phát triển tỷ số bóng đá pháp cơ chế an toàn như vậy để tỷ số bóng đá pháp ổ gen có thể được sử dụng về mặt đạo đức trong tương lai.

Hồi Chúng tôi muốn nghiên cứu cách kiểm soát tỷ số bóng đá pháp ổ gen hiệu quả hơn và xây dựng tỷ số bóng đá pháp hệ thống an toàn hơn, ông Finnigan nói.

gen sinh sản

Công nghệ CRISPR đang giúp tỷ số bóng đá pháp bác sĩ thú y và nhà nghiên cứu chống lại tỷ số bóng đá pháp bệnh động vật bằng một công cụ mới: Di ​​truyền học.

Vang Cho dù bạn đang nói về vắc -xin, chẩn đoán hoặc động vật chăn nuôi có khả năng chống lại tỷ số bóng đá pháp bệnh hơn, thì đó là tất cả về di truyền học, ông Raymond Hồi Bob Bob Rowland, giáo sư củaY tỷ số bóng đá pháp chẩn đoán và bệnh lý tỷ số bóng đá phápTrongĐại tỷ số bóng đá pháp Thú y, người nghiên cứu tỷ số bóng đá pháp bệnh lợn. Công nghệ CRISPR đang thay đổi mọi thứ.

CRISPR có thể cắt giảm thời gian nghiên cứu từ nhiều năm, điều này rất quan trọng trong một thế giới nơi tỷ số bóng đá pháp bệnh lợn có thể phát triển và tàn phá nhanh chóng. Rowland có một số dự án hợp tác sử dụng CRISPR để giải quyết một số bệnh lợn làm tiêu đề, như sốt lợn châu Phi và virus tiêu chảy của lợn, hoặc PEDV.

Rowland cũng đã sử dụng CRISPR để giải quyết bệnh tàn khốc nhất trong ngành công nghiệp lợn: PRRS, hoặc hội chứng sinh sản và hô hấp sinh sản của lợn. Bệnh chi phí cho ngành công nghiệp thịt lợn Hoa Kỳ hơn 600 triệu đô la tiền thua mỗi năm, theo tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu.

Thông qua sự hợp tác với Randall Prather, một giáo sư tại Đại học Missouri, Rowland và một nhóm đã phát triển lợn chống Prrs. Sử dụng công nghệ CRISPR-CAS9, tỷ số bóng đá pháp nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng lợn không có protein CD163 không có dấu hiệu hoặc bằng chứng về việc bị nhiễm virus PRRS. CD163 là thụ thể cho virus.

Rowland cũng đã phát hiện ra rằng tỷ số bóng đá pháp bà mẹ không có protein CD163 có khả năng kháng virus PRRS và sinh ra những con heo con khỏe mạnh, bình thường. Nghiên cứu có thể tiết kiệm cho tỷ số bóng đá pháp nhà sản xuất lợn hàng triệu đô la vì lợn được bảo vệ khỏi virus PRRS trong quá trình sinh sản quan trọng, Rowland nói. Những con lợn không có protein CD163 đang được đánh giá thêm trước khi chúng có sẵn cho tỷ số bóng đá pháp nhà sản xuất.

Rowland đã thêm coronavirus lợn vào khu vực nghiên cứu của anh ấy và CRISPR đang giúp anh ấy phát triển tỷ số bóng đá pháp cách để làm cho lợn chống lại nhiều mầm bệnh và virus cùng một lúc.

Ngoài ra, lợn là một loài mô hình tốt để nghiên cứu bệnh ở người và tỷ số bóng đá pháp động vật khác. Những cách mà Rowland và tỷ số bóng đá pháp cộng tác viên của anh ta điều trị tỷ số bóng đá pháp bệnh ở lợn cũng có thể giúp chữa bệnh cho người ở người, chẳng hạn như bệnh đa xơ cứng hoặc tiểu đường.

Hồi Công việc của chúng tôi là tỷ số bóng đá pháp giả là sử dụng công nghệ mới nhất để thế giới trở nên khác biệt và tốt hơn vì những gì chúng tôi đã làm