Katerbestendige wijn:is er iets dat CRISPR niet kan doen? Petrischalen met ontspruitende embryo's van een landbouwplant genaamd camelina sativa die gesplitst genetisch materiaal hebben ontvangen via het CRISPR-Cas9-proces, worden tentoongesteld in het Leibnitz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research in Gatersleben, Duitsland. Deze monsters zullen worden gebruikt voor het kweken van biodiverse hybriden die geschikt zijn voor gemodelleerde milieuscenario's van de toekomst. Sean Gallup/Getty Images

De laatste tijd, er is veel geroezemoes geweest over muggen; specifiek, de genetisch gemanipuleerde variëteit. Deze zomer, een team van wetenschappers van de Universiteit van Californië, Santa Barbara en de Universiteit van Washington hebben een methode ontwikkeld om het zicht van muggen te verstoren, waardoor het voor hen erg moeilijk wordt om menselijke doelen te vinden.

Hoe hebben ze zo'n prestatie geleverd? Met behulp van een genetische manipulatietool die bekend staat als CRISPR.

"CRISPR was oorspronkelijk een manier die bacteriën ontwikkelden om virussen te bestrijden, " zegt Raphael Ferreira, een genomics-ingenieur aan de Harvard Medical School. Vaak vergeleken met een "moleculaire schaar, CRISPR maakt gebruik van gespecialiseerde eiwitten genaamd Cas — een afkorting van CRISPR-geassocieerde enzymen strengen van DNA of RNA op een precieze, voorgeprogrammeerde locatie. Vervolgens, het systeem kan het gewenste gen op die plaats inbrengen of verwijderen, en altviool :gen-bewerkt organisme.

CRISPR opent een wereld van mogelijkheden, waaronder veel - zoals verblindende muggen - op het gebied van de menselijke gezondheid. Maar dat is niet het enige waarvoor het wordt gebruikt. "We hebben zoveel varianten van die technologie, het heeft ons in staat gesteld om elke mogelijke vorm van genetische manipulatie uit te voeren, ' zegt Ferreira.

Hier zijn enkele van de wildste manieren waarop wetenschappers CRISPR binnen (en mogelijk buiten) het laboratorium toepassen.

1. Pittige tomaten en cafeïnevrije koffiebonen kweken

Stel je voor dat je in een trosgerijpte tomaat bijt. Welke smaken komen in je op? Lief hoor? zuur, misschien een beetje hartig? Wat dacht je van pittig?

Dankzij een internationaal team van genetici, dat zou het toekomstige smaakprofiel van de bescheiden tomaat kunnen zijn. Onderzoekers in Brazilië en Ierland hebben CRISPR voorgesteld als een middel om slapende capsaïcinoïde genen in tomatenplanten te activeren, dezelfde genetische sequentie die chilis hun kick geeft. Naast het creëren van de perfecte Bloody Mary, de planten beloven een economisch alternatief voor traditionele paprika's, die notoir lastig te kweken zijn.

CRISPR kan ook een boost geven aan uw dagelijkse ontbijtroutine - of de boost wegnemen. Het Britse bedrijf Tropic Biosciences ontwikkelt momenteel een koffieboon die is ontworpen om cafeïnevrij te groeien. Dat is een groot probleem, omdat de koffiebonen van tegenwoordig chemisch cafeïnevrij moeten worden gemaakt, meestal door ze te weken in ethylacetaat of methyleenchloride (ook een ingrediënt in verfverwijderaar). Dit agressieve chemische bad verwijdert zowel de cafeïne van de bonen als veel van hun smaak. CRISPR-koffie belooft een kriebelvrije kop Joe, met alle geroosterde goedheid van full-caf.

2. Wijn zonder kater maken

Als je ooit hebt gewenst dat je een avondje uit in de stad kon zijn zonder de volgende ochtend een kater te krijgen, misschien heb je geluk. Een team van wetenschappers van de Universiteit van Illinois heeft hun genetische schaar gebruikt om de gezondheidsvoordelen te vergroten van een giststam die wordt gebruikt om wijn te fermenteren - en ze hebben de genen verwijderd die verantwoordelijk zijn voor hoofdpijn van de volgende dag.

Saccharomyces cerevisiae , de gist in kwestie, is een polyploïde organisme, wat betekent dat het veel exemplaren van elk gen heeft (in tegenstelling tot de gebruikelijke twee). Deze eigenschap maakt de gist zowel zeer aanpasbaar als extreem moeilijk om genetisch te manipuleren met behulp van oudere methoden, die zich slechts op één kopie van een gen tegelijk kon richten.

Maar met CRISPR kunnen genetische ingenieurs elke afzonderlijke versie van een gen in één keer doorsnijden. In vergelijking met oudere technologieën, "de complexiteit van wat u met CRISPR kunt doen, gaat veel verder, " zegt Ferreira, "Het draait allemaal om efficiëntie."

Het gebruiken, het Illinois-team was in staat om de hoeveelheid hart-gezonde resveratrol in hun wijn te verhogen, terwijl je de kater op de vloer van de uitsnijderij achterlaat.

3. Alle stier, Geen gevecht

Als het om veeteelt gaat, hoorns zijn meestal een no-go. Op een volwassen stier, ze vormen een gevaar voor de boer, het andere vee, en af ​​en toe aan het dier zelf.

traditioneel, boerderijdieren worden onthoornd door de hoornproducerende cellen op het voorhoofd van het dier te vernietigen, gelegen op twee benige uitsteeksels die hoornknoppen worden genoemd. De knoppen worden vernietigd op een van de verschillende pijnlijke manieren:met goede ouderwetse messen, of door hete strijkijzers toe te passen, elektriciteit, of bijtende stoffen zoals natriumhydroxide. Deze praktijken kunnen soms leiden tot gezichtsmisvorming of oogbeschadiging. Maar CRISPR biedt misschien wel een meer ethisch alternatief.

Met behulp van CRISPR, wetenschappers hebben een gen ontwikkeld voor hoornloosheid bij runderen, waardoor de noodzaak van procedures voor het verwijderen van hoorns bij die dieren effectief wordt geëlimineerd. Nog interessanter, sommige van deze genetisch bewerkte stieren zijn erin geslaagd de eigenschap door te geven aan hun nakomelingen - wat cruciaal is om de eigenschap in de populatiecirculatie te houden. In wetenschappelijke kringen dit werd gezien als een potentieel enorm succesverhaal:zozeer zelfs dat geneticus Alison L. Van Eenennaam van de University of California, Davis schreef er een essay over in Nature, het verwijderen van hoorn "een dierenwelzijn van hoge prioriteit" noemen en pleiten voor voortgezet onderzoek.

historisch, het grote publiek is minder enthousiast over genetisch gemodificeerde gewassen en vee, hoewel recent onderzoek suggereert dat die houdingen kunnen veranderen. Maar wat als CRISPR werd gebruikt voor iets minder "Charlotte's Web" en een beetje meer "Jurassic Park"?

4. Herrijzen van verloren soorten

Misschien wel het meest verre gebruik voor CRISPR op dit moment is het potentieel om hele soorten uit de dood terug te brengen. En nu, er wordt serieus gepraat over het doen herleven van één bepaalde soort:de trekduif.

Trekduiven zwierven vroeger door de bossen van Noord-Amerika in zwermen van honderden miljoenen, de lucht verdonkert en door het understory dondert in wat natuurbeschermer Aldo Leopold beschreef als 'een gevederde storm'. Echter, die in de 18e en 19e eeuw begon te veranderen, terwijl Europese kolonisten over het continent verspreidden.

Naast alomtegenwoordig, trekduiven hadden de ongelukkige eigenschap heerlijk te zijn. Er werd op ze gejaagd massaal door hongerige Euro-Amerikanen, zowel voor eten als voor sport. Dit zou waarschijnlijk niet zo verwoestend zijn geweest voor de totale populatie van de vogels, behalve dat mensen tegelijkertijd een groot deel van hun broedgebieden vernietigden. Deze brute combinatie dreef de soort in het begin van de 20e eeuw in een steile achteruitgang. De laatst bekende trekduif, een vogel genaamd Martha, stierf in gevangenschap in 1914.

Nutsvoorzieningen, wetenschappers kijken naar CRISPR als een manier om deze iconische vogels terug te brengen. De in Californië gevestigde biotech-organisatie Revive &Restore heeft een speciaal Passenger Pigeon Project, die tot doel heeft de soort te herstellen door het genoom van de nauw verwante bandstaartduif te wijzigen. Indien succesvol, zegt de groep, ze zouden deze benadering kunnen gebruiken om allerlei uitgestorven of ernstig bedreigde wezens weer tot leven te wekken, van de zwartvoetige fret tot de wolharige mammoet. Of ze nu wel of niet zou moeten is, natuurlijk, nog steeds een punt van discussie, maar het valt niet te ontkennen dat CRISPR het spul van science fiction mogelijk heeft gemaakt.

Dat is nu interessant:

in 2020, Emmanuelle Charpentier en Jennifer Doudna kregen de Nobelprijs voor scheikunde voor baanbrekende CRISPR-technologie, waarmee ze de zesde en zevende vrouw zijn die de prijs ooit hebben ontvangen.