» «
עריכת גנום
איך גוזרים ומדביקים גנום אנושי באמצעות CRISPR?



עריכה גנטית (Gene editing) היא אחת הטכנולוגיות המסעירות בעולם הביוטכנולוגיה של ימינו. היא מאפשרת לערוך את הגֵנום האנושי או הגֵנום של אורגניזם כלשהו, ממש כמו שעורכים בתוכנות עריכה גרפית או במעבד תמלילים.

טכנולוגיית CRISPR היא טכנולוגיה מהפכנית ביותר שמאפשרת עריכה גנטית. היכולת שלה לשנות את שיטות העבודה של מהנדסי הגנום יוצרת עולם של אפשרויות רפואיות מדהימות. בעזרת CRISPR ניתן לגזור רצף דנ"א קצר ומדויק, מהגֵנום השלם של בן אדם או של בעל חיים. לאחר מכן ניתן להחליף אותו בדנ"א חלופי, שיוחדר לרצף שממנו נגזר הרצף הפגום, הלא רצוי, או זה שנחקר. באמצעות אנזים ניתן להדביק את הדנ"א החלופי אל הגנום ולתקן את מה שרוצים.

עריכה גנטית אפשרית גם היום. אבל שיטה כה פשוטה, מדויקת, מהירה וזולה, תוכל לתקן פגמים גנטיים קשים ולתת תקווה לנפגעים גנטיים ולשנות את חייהם ושל הסובבים אותם. ניתן יהיה להחדיר לגוף גנים ש"יצודו" תאים סרטניים ויחסלו אותם, ניתן יהיה לרפא מאיידס, למנוע מחלות כמו אלצהיימר ועוד ועוד. ניתן יהיה ליצור יתושים שלא מעבירים מחלות כמו מלריה ולהציל 700 אלף איש שמתים מהמחלה הזו בכל שנה!

אבל כדרכן של טכנולוגיות דמיוניות ועתידניות שכאלה, CRISPR גם מעוררת חשש. מצד אחד, עריכה כה פשוטה של הגנום תוכל לייצר ילדים בהזמנה. נניח שהורים יוכלו לבקש כבר בשלב העובר שבבטן, לטפל בגנים שלו ולערוך אותם כך שיוולד להם ילד עם IQ גבוה, שיער בלונדיני, עיניים כחולות, אופי נוח, או שישחק כדורגל מצוין ושיאהב בנות. ונניח שזה בסדר, אבל מה יהיה אם מדען מטורף ייצר ילדים עם נטיות אלימות ומשמעת ברזל? מה יקרה אם מישהו יזמין ילדים שיהיו עבדים חסונים מאד וישרתו אותו?

כך או כך, ילד שייערך הגנום שלו כדי שיהיו לו תכונות רצויות למישהו, אינו עניין פשוט מבחינה חברתית ואבולוציונית. יש שם שאלות של אתיקה שיחייבו רגולציה, כלומר הסדרה בחוק של מה שמותר ומה שאסור לעשות בעזרתה. כבר היום מעל 40 מדינות אוסרות או מגבילות בחוק כל עריכה גנטית שכזו.

מילה על הטכנולוגיה וקשייה. לקריספר ייקח עוד זמן רב עד שתהפוך לטכנולוגיה שימושית. יש בעיות לא פשוטות שעדיין לא נפתרו. למשל בהעברה (delivery) של הקריספר לגנים הפגומים. בין אם הקריספר יעבור באמצעות כדור, סירופ או כל שיטה אחרת, כיצד נוכל להובילו אל הגנים הפגומים.


הנה טכנולוגיית ה-CRISPR:

http://youtu.be/LrtrM_CPtQQ


הנה היכולות הדמיוניות שלה:

http://youtu.be/2pp17E4E-O8


והסבר טכני יותר - כך היא עובדת:

http://youtu.be/2pm9u1E8k3s


הנה סרטון תיעודי מתורגם על עריכה הגֵנטית והיכולות המדהימות של CRISPR:

https://youtu.be/jAhjPd4uNFY?long=yes
DNA
איפה נמצא הדנ"א בגופנו?



ה-DNA הן מולקולות שבנויות כסליל כפול, מעין סולם ארוך ושזור, ששלביו עשויים מ-4 סוגי מולקולות קטנות יותר. שילובים של המולקולות הללו מהווים את המרכיבים, שהם האלף בית הגנטי. הסידורים השונים שלהם הם הוראות הבנייה והביצוע של היצור החי.

בסולם הזה יש מאה מיליארד אטומים והוא עצמו נמצא בכל מולקולה בגופנו. בגופנו יש יותר סולמות DNA ממספר הכוכבים שבגלקסיה כולה!


הנה סרטון עם הסבר בעברית על ה-DNA:

http://youtu.be/vyeYEiWGtQ8


ומדענים שרים על ה-DNA:

http://youtu.be/YltzGpQomug
בדיקת סמני DNA
איך מתבצע זיהוי באמצעות דנ"א?



לא פעם אנו שומעים על בדיקה שעושים כדי לזהות אם חשוד הוא הפושע או אם אדם הוא אביו של אדם אחר. זהו כוחו המופלא של הדנ"א, אותה מולקולה שנמצאת בכל תא שנוצר בגופנו.

באמצעות בדיקת DNA ניתן לזהות אם דנ"א שייך לאדם מסוים או שהוא אינו שלו. העובדה החשובה היא שתבנית הדנ"א האישית של כל אחד מאיתנו היא ייחודית ואין כמוה (מלבד במקרה של תאומים זהים, שגם חולקים DNA משותף). זוהי מעין טביעת אצבע גנטית, שבעזרתה אפשר לזהות אבהות, או אם בעל הדנ"א היה מעורב בפשע, אם הדנ"א שנאסף בזירת הפשע הוא שלו.


הנה ניתוח הפרופיל הגנטי של חשודים בפשע:

https://youtu.be/wpG3CSvwjBw


והסבר כימי על תהליך הזיהוי באמצעות דנ"א:

https://youtu.be/5ij-YSrp93s
DNA
מהו הדי אן איי? מה זה דנ"א?



חשבו על ה-DNA כמירשם או מתכון ליצירת יצורים חיים. הדנ"א הוא מעין חומצה שנמצאת בכל תא בגופנו ומכילה מידע או סדרה של הוראות ליצירה של בני אדם, בעלי חיים, צמחים ויצורים חיים אחרים. אלו הן מולקולות שנמצאות בתאים עצמם ומכילות קוד, או מידע שמאוחסן בתאי הגוף ומפרט לגבי התכונות השונות של היצור החי. הדי אן איי קובע אם נהיה נמוכים או גבוהים, כיצד ניראה, מה יהיה צבע השיער שלנו, העיניים ועוד.

היום יודעים החוקרים לעשות בדיקות די אן איי שמאפשרות לדעת המון דברים, כמו האם מישהו הוא אחיו של מישהו אחר, או בן משפחה שלו וכדומה. מדע הגנטיקה והמהנדסים שמתמחים ב-DNA יודעים גם לאתר מחלות, לטפל בהשמנת יתר, להנדס פירות וירקות, לשבט איברים ועוד.

לכל בעל חיים יש די אן איי שונה משלו והוא יודע לייצר רק בעלי חיים מהסוג הזה בלבד.


הנה סרטון שמתאר את נפלאות ה-DNA, הגנים והגנטיקה:

http://youtu.be/B_PQ8qYtUL0


הסבר בעברית על ה-DNA:

http://youtu.be/vyeYEiWGtQ8


מדענים שרים הסבר למהו ה-DNA:

http://youtu.be/YltzGpQomug


וכך הוא עובד:

https://youtu.be/FGjj1eqrvj4?long=yes


וסרט תיעודי על התגליות המדעיות שקשורות ב-DNA:

https://youtu.be/ygn266fxDuc?long=yes

גנום

מיפוי הגנום האנושי
מהו פרויקט מיפוי הגנום האנושי?



אחד הפרויקטים השאפתניים ביותר בתולדות המדע הוא פרויקט הגנום האנושי (Human Genome Project). במסגרת פרויקט בינלאומי זה, שהובל על ידי המעצמות בראשות ארצות הברית, נסרקו כל הכרומוזומים של כמה בני אדם ורצפי ה-DNA שלהם. בסיומו המוצלח רוצפו לראשונה כל 25-20 אלף הגנים של הגנום האנושי וכשלושה מיליארדי הבסיסים שמרכיבים אותו. סיום הפרויקט סימן את הצלחת המאמץ המדעי, ששאף לקבוע את הרצף הבסיסי של הקוד הגנטי האנושי (של בני האדם) ולזהות בהם את תפקידי אזורי הגנים השונים.

פרויקט הגנום האנושי הוא נדבך חשוב ביותר להבנה כוללת של החומר התורשתי שבגוף האנושי. הוא מסייע ללימוד החומר התורשתי, מבחינת רצף הגנים האנושיים, האופן שבו פועלת התורשה, השוני והדמיון הגנטי והתורשתי בין אנשים ואוכלוסיות שונות, תפקידי הגנים השונים ורצפים ייחודיים בגוף האדם ועוד.

כשהפרויקט הסתיים בהצלחה בשנת 2006 ופורסם הרצף של הגנום האנושי, הסתבר שלא כל הציפיות התממשו. חלק גדול מהשאיפות המחקריות הגדולות לא התממש עדיין, ביניהן להבין טוב יותר כיצד פועל התא האנושי, היכולת לזהות את האופן שבו פועלות מחלות תורשתיות ועוד. גם אם אנו יודעים לקרוא את הרצף הגנטי - נראה שהבנת הגנום האנושי באופן מלא עדיין רחוקה למדי.


כך רוצף הגנום האנושי:

https://youtu.be/AhsIF-cmoQQ


הנה פרויקט גנום האדם:

http://youtu.be/z79sg1ojT0E


הנה סרטון תיעודי על פרויקט מיפוי גנום האדם:

https://youtu.be/nhoEvAY0ToM?long=yes
עריכה גנטית
מהי עריכה גנטית?



בשנים האחרונות מותאמים אישית חלק מהטיפולים לחולי סרטן והם לא נאלצים לקבל טיפול זהה לשל כולם, טיפול שלא פעם אף מזיק להם. זו מהפיכה של ממש ברפואה, שמתקדמת לעבר השלב הבא שלה - השלב שבו הרופאים יוכלו ממש לערוך את הגֵנים שלנו, בפקודות כמו "גזור" ו"הדבק", כשהמטרה היא לתקן את הגֵנום שלנו, שפירושו מכלול הגֵנים שיש לנו בגוף. השיטה היא כמובן להוציא את הגנים הפגומים.

עריכה גנטית (Gene editing), או עריכה של תכונות באופן גנטי, היא טכנולוגיה שבאמצעותה ניתן לערוך את הגֵנים של בני-אדם ובעלי חיים. גֵנים עשויים מ-DNA ובאמצעות עריכה גנטית ניתן למשל להוציא מקטע של דנ"א מהגוף ולהכניס במקומו מקטע אחר, בעל תכונות טובות יותר, בריאות יותר וכדומה.

המדענים מעריכים שבעתיד הטכנולוגיה הזו תאפשר לרפא מחלות גנטיות ולשנות את התפקוד של תאים מסוימים בגוף, כך שירפאו תאים בעלי דנ"א פגום, יחליפו תאים סרטניים, יפרישו חומרים שהגוף צריך ושחסרים בו ועוד. בקצה העליון של ההבטחה הטכנולוגית הזו, יתכן אף שניתן יהיה לשנות תכונות של ילדים, על ידי עריכת גנים שונים, עוד בשלב היותם עוברים בבטן. כבר היום אנו מסוגלים לדעת על תכונות ומחלות גנטיות של העובר, מה שנקרא "ריצוף דנ"א טרום לידתי", וזה מרגיש כמו ההתחלה של העתיד...

אחת הדוגמאות המדהימות של העריכה הגנטית היא שבאמצעות תהליכים כאלה ניתן לחתוך גנים שמהווים סיכון בריאותי אפשרי בעתיד. מה שיותר חשוב הוא ליצור גן שמייצר חלבון שנקרא PD-1, למשל. חלבון זה מונע למעשה הפעלת תגובה חיסונית ששומרת על תאים סרטניים, תאים שמתחפשים לתאים בריאים וזוכים להגנת החלבון הזה מפני המערכת החיסונית של הגוף. זה פותח פתח לאפשרויות כמו הזרקת תאים מהונדסים שיילחמו בתאים סרטניים.

עם זאת, עריכת תכונות בבני אדם אינה עניין פשוט מבחינה אתית. כי ברור שרגע אחרי שעריכת תאי גזע עובריים תתבצע לצורך חיסול מחלות גנטיות, היא תפנה להזמנת תכונות מועדפות של ילדים. משיער בהיר או עיניים כחולות ועד לייצור גאונים, ספורטאים מצוינים או לוחמי-על ממושמעים בשירות האומה - כל אלה עלולים להביא אותנו להתגעגע לאנשים הלא מושלמים שאנו מגדלים כיום...

יש אמנם חשש מתופעות לוואי שיתלוו לעריכת תכונות שכזו. בעיקר מטריד החשש ששינויים גנטיים יזמינו בעיות חדשות שנובעות משינוי ההתפתחות האבולוציונית הנורמלית והמאוזנת. אחרי הכל מהנדסים אנושיים לא יוכלו כל כך מהר להתחרות במיליוני שנות אבולוציה וברירה טבעית...

רוצים עוד בנושא? - קראו על טכנולוגיה מדהימה בתחום, בתגית "CRISPR".


הנה עריכה גנטית בטכנולוגיית CRISPR החדשנית:

https://youtu.be/2pp17E4E-O8


השימושים של עריכה גנטית למאבק במחלות:

https://youtu.be/bfqLD7iTR0U


לריפוי כבר עורכים גנים, כמו במקרה של הצלת ילדה שחלתה בלוקמיה ונרפאה תודות לעריכה של הגנים שלה:

https://youtu.be/d0oI3jqvYAw


ויצורים שניתן יהיה "לייצר" בהנדסה גנטית ועריכת גנים מתקדמת שכזו:

https://youtu.be/z_I_iSmF-q4
אפיגנטיקה
מה זו אפיגנטיקה והתכונות שעוברות בה?



בשנות התשעים מצא מחקר אמריקאי ממצא מדהים. הסתבר שילדיהם של מי שחוו טראומה סבלו גם הם, ממש כמו הוריהם הטראומטיים, מייצור נמוך של קוֹרְטִיזוֹל, הורמון מגביר תוקפנות, שמסייע לתפקד בשעת לחץ, סכנה או כעס.

החוקרים החלו להבין שהדנ"א, אותו סליל ייחודי שמכיל בכל תא ממיליארדי תאי הגוף את מפרט התכונות של כל יצור וצמח, הוא לא סתם קוד שמועבר מהורים לילדיהם. יש שם עוד משהו.

במחקרים נוספים הלכה והתחזקה תופעת "ההידבקות בטראומה", שלפיה כבר ברחם הועברו לתינוקות תכונות פיזיות שפיתחו הוריהם. בניגוד לסברה המקובלת מסתבר שהגנים משתנים במהירות. לא פעם זה קורה בתוך דור אחד. כל חוויה בדור ההורים יכולה להשפיע על התכונות של ילדיהם.

וכך נולדה ה"אפיגנטיקה" (Epigenetics), תיאוריה שזעזעה באופן מסוים את תורת האבולוציה. היא קובעת שהדנ"א שלנו מגיב לשינויים שהסביבה מותירה בגופנו ומשתנה בעקבותיהם. כל טראומה שאנו חווים, שינויים בתזונה שמשנים את גופנו ומגוון אירועים גדולים וקטנים בחיים, יכולים להותיר בגנום שלנו חותם ולשנות את המטען הגנטי שנעביר לדור הבא.

מחקרים מצאו בהמשך שעל אף שהורשה אפיגנטית היא הורשה לאורך הדורות שלא דרך שינויים ברצף ה-DNA, היא נוטה להיעלם אחרי כמה דורות.

מחקרים שונים הלכו וחזקו את האפיגנטיקה. מעכברים ששינוי תזונה שלהם השפיע על צבע הפרווה והגודל של הצאצאים שלהם ועד לתאומים שהמטען הגנטי שלהם השתנה בשל מקרי אלימות שחוו.


הנה הסבר בעברית על הורשה של תכונות נרכשות:

https://youtu.be/CPalwbil2fQ


כך יכולים זיכרונות לעבור בדנ"א:

https://youtu.be/tbPwzII_g6o


והסבר נהדר על אפיגנטיקה:

https://youtu.be/x_Ekx3lCu6M
גנטיקה
מהי הגנטיקה?



הגנטיקה היא מדע שעוסק באופן שבו מורישים יצורים חיים תכונות שונות לצאצאים שלהם. גרגור מנדל, גאון שהקדים את זמנו, הוא שהביא את מדע הגנטיקה אל העולם.

גרגור יוהאן מנדל היה נזיר גרמני שפרסם מאמר מדעי שכמעט איש לא התייחס אליו בחייו. במאמר תאר מנדל את הניסיונות שערך בהכלאות של אפונים. הוא תאר את המסקנות המהפכניות שאליהן הגיע באשר לכללי ההורשה של תכונות. בניגוד למה שהאמינו עד אז, שהצאצאים מקבלים את ממוצע התכונות של האב והאם, הוא זיהה לראשונה את הגנים ואת התכונות הפעילות והרדומות וטען שהדרך בה מורישים האפונים את תכונותיהם דומה לזו שבה זה קורה אצל כל בעלי החיים, כולל כמובן האדם.

בחייו לא זכה מנדל להכרה על ההישג המדעי הכביר שבתגליותיו המדעיות. רק שנים לאחר מותו הוא קיבל את ההכרה המגיעה לו כמי שהיה אבי הגנטיקה.


הנה הגנטיקה וכיצד היא התגלתה (מתורגם):

http://youtu.be/Mehz7tCxjSE?t=13s



וסרטון מדעי שמסביר מהם הגנים שבגופנו:

http://youtu.be/f_3jQfxKpy8?t=8s


שיבוט
מה זה שיבוט?



שיבוט הוא תהליך שמשכפל את רצפי ה-DNA, התאים, הרקמות והיצורים החיים, כך שמבחינה גנטית הם זהים לחלוטין למקור.

נסביר זאת כך: אם התרבות ביולוגית מתבצעת בדרך כלל משילוב הגנים של האמא והאבא, שיבוט לוקח 100% מהגנים של אורגניזם אחד ומייצר אורגניזמים בעלי גנום זהה לו לחלוטין.

טכנולוגיית ההנדסה הגנטית מאפשרת כיום לברור תכונות שאנו רוצים בעוברים. מכאן ומשכפול בעלי חיים, שכבר הצליח כמה פעמים (ראו באאוריקה בתגית "הכבשה דולי"), האפשרות לשבט, כלומר לייצר עותקים גנטיים זהים של בני-אדם, נראית קרובה מאד. החשש הוא מיצירת שיבוטים מרובים, כמו "שבט" עצום של בני-אדם בעלי תכונות זהות, או פלוגת לוחמים שכולם זהים וכולם הם שיבוט של הלוחם החזק והמבריק ביותר בארץ..

בתהליך השיבוט (באנגלית: cloning) מייצרים תאים או יצורים חיים, כמו בעלי-חיים, צמחים ובעתיד בני אדם, שהם זהים זה לזה מבחינה גנטית.

בטבע יש שיבוט טבעי מאז ומתמיד. תאומים זהים, למשל, הם תוצר של שיבוט טבעי.


חשבו רגע:
=======
האם אתם בעד או נגד שיבוט בני אדם? האם יש מישהו או מישהי שאתם מכירים שהייתם משבטים? מדוע דווקא אותם?


כך משבטים:

http://youtu.be/FYvcLh4Y43s


השיבוט של הכבשה דולי:

http://youtu.be/YoEWYJHf0kU


הסבר מדעי לשיבוט:

http://youtu.be/AQP4BZMpjxU
איך בנוי הדנ"א?



ה-DNA הן מולקולות שבנויות כסליל כפול, הוא הכרומוזום. זהו מעין סולם ארוך ושזור, ששלביו עשויים מ-4 סוגי מולקולות קטנות יותר. שילובים של המולקולות הללו מהווים את המרכיבים, שהם האלף בית הגנטי. הסידורים השונים שלהם הם הוראות הבנייה והביצוע של היצור החי. הסולם הזה, עותק שלם של ה-DNA בן מאה מיליארד האטומים, נמצא בכל תא בגופנו ובכל גוף חי. והוא יותר ממספר הכוכבים שבגלקסיה. גופנו הוא כולו כמו יקום זעיר, שמכיל עולם ומלואו.

אם היינו יכולים לפרוש את סליל ה-DNA מתא אחד בלבד מגופנו, היינו מקבלים דנ"א באורך של 2 מטרים, מתא אחד בלבד!

בדנ"א יש 4 מרכיבים, מעין שפה שמיוצגת באותיות C, A, T ו-G. בקוד או השפה הזו, שמורכבים מ-4 האותיות הללו, שמורים המרכיבים של כל איבר ותכונה בגופנו. כך מקודדים אלפי הגנים שלנו.


הנה הסבר על DNA וריצוף הגנום האנושי:

https://youtu.be/z79sg1ojT0E


הנה סרטון שמתאר את האופן שבו בנוי ה-DNA בגופנו:

http://youtu.be/XY1JKWRL5iA?t=36s


הנה הסבר מדעי בעברית:

http://youtu.be/vyeYEiWGtQ8


וסרטון נוסף הגנים והדנ"א:

http://youtu.be/qy8dk5iS1f0
מהם הכרומוזומים?



הכרומוזומים (באנגלית: Chromosome) הם 23 זוגות של מולקולות ענקיות וארוכות של DNA וחלבונים. בכל זוג יש לנו כרומוזום אחד שקיבלנו מהאב שלנו וכרומוזום שהורישה לנו אימא שלנו. סך הכל יש לנו 46 כרומוזומים בכל תא אנושי. לבעלי חיים ויצורים חיים אחרים יש מספר שונה של כרומוזומים בגוף, אבל העיקרון דומה. בכרומוזומים מופיע החומר התורשתי של היצורים החיים. הכרומוזומים נמצאים בגרעין שבלב כל תא חי.

לכל אורגניזם כרומוזומים בגודל אחר, בצורות אחרות (לינארית ישרה או מעגלית) ובעלי גנים אחרים וייחודיים.


הנה סרטון שמתאר את הכרומוזומים שבגוף האנושי ואצל יצורים חיים נוספים:

http://youtu.be/POAFVHv7QPI


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.