Sınıfta CRISPR – The New York Times


CRISPR, genetik araştırmalarda önemli bir araç haline gelmeye başladıktan on yıl sonra, teknolojiyle birlikte yeni nesil bilim insanları büyüyor. Lise öğrencileri bile CRISPR deneyleri yapabilir. Bazı uzmanlaşmış devlet liseleri, CRISPR’yi biyoteknolojide uygulamalı bir ders olarak öğretir. Bu sınıflar moleküler biyolojiden pipetlemeye, biyomedikal etik ve kariyer seçeneklerine kadar her şeyi kapsar.

Minik Molekülleri Görselleştirme

Geçen yıl sınıfında CRISPR öğreten bir lise biyoteknoloji öğretmeni olan Katy Gazda, “Moleküler düzeyde neler olduğunu görselleştirmek ve anlamak genellikle her zaman zorluktur” dedi. Öğrencilerin karmaşık moleküler hareketleri daha iyi anlamalarına yardımcı olmak için öğretmenler kağıt modeller, 3 boyutlu basılı modeller ve çevrimiçi animasyonlar gibi araçlar kullanır.






Sınıfta CRISPR - The New York Times

Sınıfta CRISPR - The New York Times


Not: Diyagram basitleştirilmiştir.

1. Doğru geni hedefleyin

Bilim adamları, düzenlemek istedikleri DNA ile eşleşen bir RNA parçası tasarlarlar. buna denir kılavuz RNA. Öğrenciler, bilim adamlarının araştırma için kullandıkları aynı ücretsiz biyoinformatik arama aracını kullanarak kendi kılavuz RNA dizilerini tasarlama alıştırması yapabilirler.

2. hedefi bağla

denilen bir enzim Cas9 bir DNA parçasına bağlanır ve DNA’nın bir bölümünü geçici olarak açar. Öğrenciler, kağıt DNA dizisini eşleşene kadar basılı bir kılavuz RNA boyunca iterek, süreci kağıt kesikleriyle modelleyebilirler.

3. DNA’yı kes

Kılavuz RNA, DNA’nın bir bölümüyle eşleşirse, Cas9 enzimi, DNA çift sarmalının her iki zincirini de keser. Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nden interaktif bir animasyon, öğrencilere Cas9 enziminin şeklini nasıl değiştirdiğini ve DNA’yı nasıl kestiğini gösteriyor.





Sınıfta CRISPR - The New York Times

tamir edilmiş DNA düzenlenmiş bölümle

DNA parçaları Cas9 tarafından kesilmiş

Sınıfta CRISPR - The New York Times

DNA parçaları Cas9 tarafından kesilmiş

tamir edilmiş DNA düzenlenmiş bölümle


Not: Diyagramlar basitleştirilmiştir.

4. DNA’yı onarın ve düzenleyin

Hücrenin içindeki makineler, kırık DNA’yı düzeltmek için acele eder. Bir onarım işleminde, benzer görünümlü, kırılmamış bir DNA parçası, kırılan parçaları tekrar bir araya getirmek için şablon olarak kullanılır.

Bilim adamları, özel yapım DNA’yı hücreye sokabilir – onarım makinelerini kandırarak, kırık parçaları birleştirmek için şablon olarak tasarlanmış DNA’yı kullanabilirler.

Öğrenciler ayrıca, orak hücre hastalığı ve kistik fibroz dahil olmak üzere genetik hastalıklara yönelik tedaviler gibi DNA düzenlemenin gerçek hayattan örnekleri hakkında bilgi edinirler. Bazı alıştırmalarda, her bir hastalıkla ilişkili gerçek DNA dizisinin örneklerini görebilir ve hastalığı iyileştirmek için önerilen spesifik gen düzenlemelerini değerlendirebilirler.

Bakterilerle Uygulamalı Gen Düzenleme

Bayan Gazda, uygulamalı laboratuvar derslerinin öğrencilerin “gerçek bir bilim insanı olabilecekleri fikrine zihinlerini açmalarına” yardımcı olduğuna inanıyor. Birkaç şirket, liselere ve üniversitelere CRISPR müfredat kitleri satıyor. Bir yaşam bilimi teknolojisi üreticisi olan Bio-Rad’dan bir kit, E. coli bakterilerinin kullanıldığı önceden paketlenmiş bir deney içerir.





Sınıfta CRISPR - The New York Times

CRISPR İle Değişen Bakteriler

E. koli

bakteri kolonileri

petri

bulaşık dolu

bakteri gıda

Sınıfta CRISPR - The New York Times

petri

çanak dolu

bakteri gıda

CRISPR İle Değişen Bakteriler

petri

çanak dolu

bakteri gıda


CRISPR’siz Bakteriler





Sınıfta CRISPR - The New York Times

Bakterilerdeki bir gen, belirli moleküllerin parçalanmasına yardımcı olabilecek ß-gal adı verilen bir enzimi kodlar.

X-gal, ß-gal tarafından parçalandığında parlak mavi bir renk belirir.

Sınıfta CRISPR - The New York Times

Bakterilerdeki bir gen, belirli moleküllerin parçalanmasına yardımcı olabilecek ß-gal adı verilen bir enzimi kodlar.

Parlak mavi bir renk

X-gal olduğunda görünür

ß-gal tarafından parçalanır.


Not: Diyagramlar ve molekül adları basitleştirilmiştir.

Bio-Rad kitinde kullanılan E. coli bakterileri, adı verilen bir bileşik içeren bir gıda karışımı üzerinde büyütülür. x-gal. Normalde bu bakteriler, bileşiği iki parçaya ayırmak için bir enzim kullanabilirler: bir şeker molekülü ve bir gösterge molekülü.

Gösterge molekülü koyu maviye dönerek öğrencilere bakteriyel enzimin çalıştığını gösterir. Bu renkli ekran, deneyin önemli bir parçasıdır. Öğrencilere, herhangi bir bilimsel deneyin hayati bir parçası olan değiştirilmemiş veya “kontrol” grubundan ne bekleyebileceklerini gösterir.

CRISPR İle Değişen Bakteriler





Sınıfta CRISPR - The New York Times

ß-gal enzimi üretilmez.

X-gal bileşiği, ß-gal enzimi olmadan parçalanamaz, bu nedenle parlak mavi indikatör molekülü asla üretilmez.

Öğrenciler genin bir bölümünü dönüştürmek için CRISPR kullandıktan sonra, gen artık işlevsel değildir.

Sınıfta CRISPR - The New York Times

Öğrenciler genin bir bölümünü dönüştürmek için CRISPR kullandıktan sonra, gen artık işlevsel değildir.

ß-gal enzimi üretilmez. X-gal bileşiği, ß-gal enzimi olmadan parçalanamaz, bu nedenle parlak mavi indikatör molekülü asla üretilmez.


Not: Diyagramlar ve molekül adları basitleştirilmiştir.

E. coli DNA’sını CRISPR ile değiştirme işlemi, sıvıları pipetleme ve bakteri kolonilerini dikkatlice hareket ettirme gibi laboratuvar tekniklerini içerir. Biyoteknoloji dersinde Bio-Rad kitini kullanan bir lise fen bilgisi öğretmeni olan Gregory Jubulis, CRISPR gibi yeni bir laboratuvar dersi vermek korkutucu olabilir, diyor. “Bir şeyi öğretme konusunda gerçekten rahat olmanız birkaç yılınızı alıyor” dedi.

Ancak sınıf CRISPR laboratuvar kitleri ilk kullanıma sunulduğunda, bunu öğretmek istediğini biliyordu. “Çocuklarımın bilimin geleceğine hazır olmasını istiyorum” dedi.

Sadece Moleküllerle İlgili Değil

Bayan Gazda, kariyer seçeneklerini öğrencilerle paylaşmak için laboratuvar derslerini bir fırsat olarak kullanır. Bir CRISPR laboratuvarında öğrenciler moleküler ve hücresel biyolojiden girişimcilik ve bilim gazeteciliğine kadar her alanda kariyer hakkında bilgi edinebilirler.

Bay Jubulis, laboratuvar deneyini gen terapisi gibi gerçek hayattaki CRISPR uygulamalarıyla nasıl ilişkilendirdiğini açıklayarak “Etik her zaman gündeme gelir” diyor. Öğrencilerinin birçoğunun genetik hastalıkları olan arkadaşları veya ailesi var, bu yüzden konu çok kişisel olabilir.


Kaynak : https://www.nytimes.com/interactive/2022/06/27/science/crispr-anniversary-classroom-explainer.html”>Source link

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir