CRISPR Čip s grafenovými tranzistory detekuje mutace během minut  
Máme tu další průlom s využitím báječného genetického editoru CRISPR. Tentokrát v nanoelektronice. Detektor CRISPR-Chip velikosti chytrého telefonu, který spojuje unikátní selektivitu CRISPRu s mimořádnou elektrickou citlivostí grafenu, klidně odhalí hledanou mutaci u kohokoliv, někde v terénu, bez laboratoře a s minimálním vybavením, za pár minut.
CRISPR na grafenu. Kredit: Keck Graduate Institute (KGI).
CRISPR na grafenu. Kredit: Keck Graduate Institute (KGI).

Editování čínských dvojčat, ať už k němu skutečně došlo či nikoliv, dohnalo část vědců a institucí k volání po zákazu či alespoň registraci experimentů s geneticky upravenými dětmi. Jejich obavy je možné pochopit, ale to je tak všechno, co se s tím dá udělat. CRISPR je venku a svět už nikdy nebude takový, jaký býval doposud.

 

A tenhle svět bude stát za to. Zaručuje to i tým bioinženýrů Kalifornské univerzity v Berkeley a institutu Keck Graduate Institute (KGI) v Claremontu, Kalifornie. Vůbec se s tím nepárali. Vzali editor CRISPR, přilepili ho na elektronické tranzistory z grafenu a postavili ruční detektor, který detekuje vybrané genetické mutace za pár minut. Ještě včera bylo tohle možné tak leda ve Star Treku.

Kiana Aran. Kredit: KGI.
Kiana Aran. Kredit: KGI.


Převratný detektor dostal příhodné jméno CRISPR-Chip. Mohl by být používán k rychlé diagnostice genetických chorob nebo třeba k vyhodnocování genetického editování. Vedoucí výzkumu Kiana Aran z KGI a její kolegové použili CRISPR-Chip k určení genetických mutací ve vzorcích z pacientů s Duchenneovou muskulární dystrofií.

 

Aranová potvrzuje, že jejich tým jako první postavil tranzistor, který používá CRISPR k prohledání genomu a pátrání po mutacích. Stačí umístit vzorek vyčištěné DNA na CRISPR-Chip a grafenový tranzistor během pár minut oznámí výsledek. K tranzistoru je připojený editor CRISPR, který má ale v tomto detektoru deaktivované „nůžky“ tedy v tomto případě protein Cas9. Tento protein jako obvykle vyhledá požadovanou sekvenci DNA, která je předem vložená do editoru v podobě guide RNA, pokud je přítomná, a připojí se k ní, aniž by ovšem „rozstřihl“ dvoušroubovici, jak má ve zvyku.

CRISPR-Chip. Kredit: KGI.
CRISPR-Chip. Kredit: KGI.


Když se Cas9 připojí k hledané sekvenci, tak dojde ke změně elektrické vodivosti grafenu, což se zase projeví na elektrických vlastnostech celého tranzistoru a zařízení detekuje hledanou mutaci. Grafen je přitom tak elektricky citlivý, že detekuje mutace z DNA ve vzorku, aniž by bylo nutné tuto DNA namnožit metodou polymerázové řetězové reakce (PCR), jak je v podobných případech nezbytné.

 

Aranová si pochvaluje, že spojením unikátní selektivity editoru CRISPR a vysoké citlivosti grafenu v nanoelektronice vznikla úplně nová detekční metoda, která je tak citlivá, že se obejde bez PCR. Badatelé hodlají brzy vytvořit multidetektor, který bude schopný stejně pohotově detekovat současně celou řadu genetických mutací a pak elektronicky ohlásí výsledky.


Se zařízením jako je CRISPR-Chip teď bude možné objevit hledané mutace v DNA během pár minut. Nebude k tomu nutná žádná laboratoř, kapesní detektor CRISPR-Chip bude klidně fungovat v běžné lékařské ordinaci nebo dokonce v terénu. Na výsledky se nebude čekat celé dny nebo i týdny. Budou k dispozici hned. O využití takové věci ve výzkumu nebo třeba biohackingu ani nemluvě. A zavádět nějaká moratoria na editování a používání CRISPRu? Jak by řekli v Nebelvíru: „To je jako chytat kouř. Chytat kouř holýma rukama.“

Video:  New CRISPR-powered device detects genetic mutations in minutes


Video:  KGI Podcast: CRISPR-Chip Enables Digital Detection of DNA without Amplification


Literatura

UC Berkeley 25. 3. 2019, Nature Biomedical Engineering online 25. 3. 2019.

Datum: 26.03.2019
Tisk článku

Tajemství genů - Kejnovský Eduard
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 250 Kč
cena: 210 Kč
Tajemství genů
Kejnovský Eduard
Související články:

Upravený CRISPR nemění DNA, ale léčí nemoci     Autor: Stanislav Mihulka (12.12.2017)
Tým Genes in Space-3 úspěšně identifikoval bakterie ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (05.01.2018)
Zázraky na počkání: Kapesní čtečka DNA přečetla celý lidský genom     Autor: Stanislav Mihulka (30.01.2018)



Diskuze:

Pozor na odhady a prognózy

Jan Kosak,2019-03-27 16:09:27

Jsou ošidné, jak řekl už klasik Clarke, skutečnost bude mnohem podivuhodnější :) Nesmíme v první řadě zapomínat na obecně platné principy, a to že ve společenském uspořádání které tyto objevy nedokáže dobře využít, se obracejí proti němu samotnému. Už další klasik :) Miloš Zeman, ve svém památném článku Prognostika a přestavba v Technickém magazínu v srpnu 1989 popsal co by se dělo při uplatňování tezí vědeckotechnického rozvoje které KSČ tehdy v podstatě otrocky opsala od vyspělých zemí. Že jejich uplatňování v podmínkách skostnatělého byrokratického systému s vedoucí úlohou Strany, by nás poslalo do pekla ještě mnohem rychleji. Zkusme si představit masové uplatnění nových levných metod terapie, diagnostiky, prodlužování věku apod., v podmínkách dnešní politické a společenské decize. Byli by je ochotni dnešní politici odepřít třeba zemím Afriky ? To prostě si nejde ani představit, řvaní že dehumanizace, neokolonialismus, ...ismus, atd. Čili už dnes šílený trend tamní populační doslova exploze, by se jen zrychlil. A co pak ? Co pak s naší civilizací ? Pokud tedy neblouzníme o "integraci a civilizaci" mas připrchlíků, nebo nechceme až do konečného vyčerpání našich zdrojů poskytovat extensivní "humanitární pomoc" . Takže přelomové metody v biologi, medicíně apod. - ano. Ale musíme říct i B. A to B bude nevyhnutelně zcela jiné společenské uspořádání naší civilizace a změna hodnot. K těm nesluníčkovým ale reálným.

Odpovědět

Super

Alexandr Kostka,2019-03-27 10:35:01

Osobně se mi začíná zdát, že ani nejtemnější předpovědi budoucnosti nejsou dostatečně trefné. Ráno přijdete do práce. Namísto "píchaček" se píchnete sami, podstoupíte test genetické čistoty. Samozřejmě, pokud neprojdete, ochranka vás zastřelí. K tomu všude odposlechy a kamery, podstatně lépe prošmírováno než dle 1984. K tomu newspeak a doublethink, plus zákaz mít jakákoliv data na offline zařízení, kde by nešla zpětně změnit z důvodu úpravy oficiální reality. K tomu prekrim ala minority report, akorát že výskyt zločinu nepředpovídá telepat ale umělá inteligence.. A vedle toho slumy, kam se policie neodváží (i ty již jsou) ve kterých budou přežívat mutanti, feťáci a pár posledních normálních lidí.

Ps: A teď mi to prosím někdo vyvraťte, protože tohle je katastrofa.

Odpovědět


Re: Super

Petr 1,2019-03-27 20:47:24

Nikdo vám samozřejmě vaši hysterii vyvracet nebude, pokud na ni trváte. Realitou však je (také lze říci, že historie nás učí), že nové technologie žádné katastrofy nezpůsobují, katastrofy většinou způsobují totalitní režimy.

Odpovědět


Re: Re: Super

Alexandr Kostka,2019-03-28 06:53:24

Historie nás učí, že všechny objevy byly zneužity. Bude i tento. A holedně totality.. Je vám málo co už je? Víc policistů, víc odposlechů, víc perzekuovaných a patrně i víc politických vězňů, než co bylo v osmdesátkách. Cenzura tehdy víceméně dobrovolná, dnes nařízená zákonem? Dnes nejen v ČR, ale v celé Evropě? Totality je víc než dost!

Odpovědět


Re: Re: Re: Super

Petr 1,2019-03-28 07:29:48

Zneužít se dá vše, včetně motyk. To nemá s technologiemi nic společného. Totalita je stejně brutální s kontrolou internetu nebo bez ní a bude stejně brutální s genovými manipulacemi nebo bez nich. Na to ji stačí opravdu ale opravdu jen ty motyky. Co se týče zbytku, tak jak jsem psal výše, nikdo vám vaši hysterii a fantasmagorie brát nebude.

Odpovědět


Re: Re: Super

Jan Novák9,2019-03-28 07:03:10

Máte sice pravdu, ale historie nás učí také že totalitní režimy rády využijí jakoukoliv technologii která jim umožní kontrolovat lidi. Právě teď se stabilizuje rudo-hnědo-zelený globální totalitní režím před kterým se dá utéct jen na divoký východ. Je umožněný právě využitím technologie k propagandě a potlačení zpráv a statistik které nezapadají. I v ČR už proběhly první zatčení a rozsudky za příspěvky na Internetu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Super

Petr 1,2019-03-28 07:57:07

Kde vidíte ten "divoký východ"? Rudohnědá totalita je právě na tom východě. Ve srovnání s tím jsou místní zelení a levicoví regulátoři slabý čajíček. Ad zneužívání technologií viz výše. A právě naopak, technologie umožňují totalitu obcházet. Nejbrutálnější totality jsou ty, kde lidé žijí ve středověkých podmìnkách.

Odpovědět

A co sportovci

Jiri Naxera,2019-03-27 02:58:31

Tak teď by mě zajímalo, jestli a pokud ano, v jaké míře nastalo zděšení v táboře vrcholových sportovců...

Odpovědět

Preložte mi to niekto

Vladimír Bzdušek,2019-03-26 20:22:47

do ľudskej reči (aspoň pointu) lebo som z toho "voľáky zmätený". Hlavne to o grafénovom tranzistore. Vďaka !

Odpovědět


Re: Preložte mi to niekto

Marek Fucila,2019-03-27 02:13:16

Mrknite priložené video. Dajú sa tam zapnúť titulky aj s automatickým prekladom do slovenčiny.

Ako tomu ja rozumiem (laicky polopatisticky):
Tranzistory sú (okrem iného) miniatúrne prepínače poväčšine z kremíku. Ak sa na bázu privedie slabý signál, tranzistor cez svoje dva ďalšie kontakty pustí prúd. Tak zbytok obvodu (čip) môže ten signál nejako vyhodnotiť. Tranzistory s grafénom by mali byť citlivejšie. Na nete sa píše, že sú schopné detekovať aj jediný elektrón. Následne na taký citlivý spínač nalepia špecifickú molekulu CRISPR, ktorá sa pripojí len ku konkrétnej DNA sekvencii. Potom stačí na čip kvapnúť roztok s kúskami DNA. Ak sa tam nachádza sekvencia, ku ktorej má CRISPR predpripravený doplnok, molekuly sa spoja, prebehne medzi nimi "iskra" a počítač to vyhodnotí, ako pozitívny nález.
Podľa videa ten tranzistor nie je úplne miniatúrny ale obsahuje množstvo identických CRISPR molekúl, aby sa zvýšila pravdepodobnosť, že sa na niektorú naviaže hľadaný úsek DNA. A tá pravdepodobnosť by mala byť blízka istote, takže stačí len jedna hľadaná molekula. Bežný postup je namnožiť vzorky (PCR).

Nie celkom rozumiem, načo treba CRISPR, či by sa na tranzistor nedali pripjiť samotné úseky DNA, keď už sa tam aj tak dávajú opakovane. Ku CRISPR som našiel pekný obrázok: https://www.mpg.de/11823627/crispr-cas9-palindromes-structure
Tak zrejme je užitočné, ako sa to poskladá.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace