Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Editace genomů rostlin pomocí CRISPR/Cas9

 |  2. 10. 2017
 |  Vesmír 96, 576, 2017/10

V dubnu 2016 vydalo ministerstvo zemědělství USA nenápadnou zprávičku oznamující, že žampiony vyšlechtěné tak, aby po nakrájení nehnědly, nejsou považovány za geneticky modifikované a před jejich prodejem nejsou nutné žádné další testy. Zpráva by asi zapadla nepovšimnuta, nebýt toho, že půjde patrně o první potravinu na trhu, při jejímž šlechtění byla použita technika CRISPR/Cas9. K čemu ji mohou využít šlechtitelé rostlin?

CRISPR/Cas9 umožňuje s dosud nebývalou snadností a přesností zasahovat do genomů všech živých organismů. Existující geny mohou být deaktivovány a místo nich lze na stejnou pozici vložit geny nové. Hovoří se o tzv. editaci genomu.

Koncem osmdesátých let si výzkumníci z Univerzity v Ósace všimli, že v genomech některých bakterií se vyskytují podivné opakující se motivy DNA oddělené „náhodnými“ krátkými úseky. Tyto repetice, pro které se vžil název CRISPR,1) byly vzápětí odhaleny asi u 40 % bakterií a 90 % archeí, nicméně jejich funkce zůstávala neznámá. Jejich význam si uvědomili až v roce 2007 vědci dánské společnosti Danisco vyrábějící jogurtové kultury, kteří je dali do souvislosti s odolností bakterií vůči bakteriofágům. Postupně byly odhalovány i funkce dalších genů, které s těmito repeticemi souvisejí a které byly pro přehlednost označovány jako Cas sekvence (CRISPR associated sequence). Začínalo být zřejmé, že i tak jednoduché organismy, jako jsou bakterie, mají důmyslný adaptivní imunitní systém na obranu proti fágům.

Okolo roku 2010 prokázal tým z Vídeňské univerzity pod vedením Emanuely Charpentierové, že enzym Cas9 z bakterie Streptococ­cus pyogenes je ve spojení s dvěma krátkými RNA (tracrRNA a crRNA) velmi účinnou nukleázou, jejíž specifita je dána jednou z krátkých RNA (crRNA). Tato crRNA vzniká transkripcí právě oněch „náhodných“ krátkých sekvencí uložených v bakteriálním genomu. Bakterie infikovaná fágem si krátké úseky fágové DNA uloží do svého genomu, a pokud infekci přežije, její potomci si střetnutí s fágem navždy pamatují a jsou na něj připraveny. Ve spojení s týmem Jeniffer Doudnaové z Kalifornské univerzity v Berkeley zanedlouho ukázali, že tento systém lze ještě zjednodušit, dvě krátké RNA spojit v jedinou, nově nazývanou gRNA (guide), a tímto komplexem poté provádět specifické „programovatelné“ štěpení DNA.

Téměř vzápětí na tyto výsledky navázal tým Fenga Zhanga z MIT, který systém modifikoval pro funkci v savčích a rybích buňkách. Během několika měsíců byla funkčnost nukleázy Cas9 prokázána mnoha skupinami v různých organismech včetně několika druhů modelových rostlin (tabáku, huseníčku), a dokonce i zemědělských plodin, jako je rýže. Již z prvních studií bylo zřejmé, že tato nová technika nejenže funguje, ale funguje po čertech dobře. Od prvot­ního objevu k revolučnímu biologickému nástroji uběhlo zhruba 25 let.2)

Dnes je CRISPR/Cas9 technologie používána ve všech oblastech biologického a lékařského výzkumu, téměř každý týden přicházejí další a další novinky, modifikace a vylepšení, případně použití pro nový účel. Depozitář volně dostupných DNA vektorů Addgene obsahuje přes 5000 různých CRISPR konstruktů, z nichž si mohou výzkumníci vybírat jako v samoobsluze podle toho, na jakém organismu pracují a co přesně chtějí udělat.

Nyní vidíte 13 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Molekulární biologie

O autorovi

Tomáš Moravec

Mgr. Tomáš Moravec, Ph.D., (*1972) vystudoval biochemii na PřF UK a rostlinolékařství na ČZU v Praze. V Ústavu experimentální botaniky AV ČR se zabývá využitím virů pro produkci rekombinatních proteinů v rostlinách.
Moravec Tomáš

Doporučujeme

Tajemná „Boží země“ Punt

Tajemná „Boží země“ Punt uzamčeno

Břetislav Vachala  |  4. 12. 2017
Mnoho vzácného zboží starověkého Egypta pocházelo z tajemného Puntu, kam Egypťané pořádali časté obchodní výpravy. Odkud jejich expedice...
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...
Hranice svobody

Hranice svobody uzamčeno

Stefan Segi  |  4. 12. 2017
Podle listiny základních práv a svobod, která je integrovaná i v Ústavě ČR, jsou „svoboda projevu a právo na informace zaručeny“ a „cenzura je...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné