Τα συστήματα CRISPR – Cas9 στις Νευροεπιστήμες

The CRISPR – Cas9 systems in Neuroscience (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Βούλγαρης, Ελευθέριος
  3. Βιοπληροφορική και Νευροπληροφορική (ΒΝΠ)
  4. 26 Φεβρουαρίου 2022 [2022-02-26]
  5. Ελληνικά
  6. 102
  7. Μαρκοπούλου, Σουλτάνα
  8. Μαρκοπούλου, Σουλτάνα | Αμανατίδης, Δημήτριος
  9. Συστήματα CRISPR – Cas9 | Eπεξεργασία γονιδίων | Nευροεπιστήμες
  10. 146
  11. Η εργασία περιέχει εικόνες, σχήματα, διαγράμματα και πίνακες
    • Από τον μικρότερο μονοκύτταρο οργανισμό μέχρι τα μεγαλύτερα πλάσματα στη Γη, κάθε ζωντανό ον ορίζεται και καθορίζεται από τα γονίδιά του. Με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών στο χώρο της Βιολογίας τα τελευταία χρόνια, οι επιστήμονες είναι πλέον σε θέση να μπορούν να αλλάζουν τα βασικά χαρακτηριστικά ενός οργανισμού σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Μία από αυτές τις νέες τεχνολογίες είναι αυτή του gene editing (τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων). Ένα από τα πιο δημοφιλή εργαλεία gene editing είναι τα συστήματα CRISPR – Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – Cas9). Η δημοφιλία του οφείλεται στο ότι θεωρείται το πιο γρήγορο ,το πιο φθηνό και το ευκολότερο στη χρήση από τα εργαλεία αυτά. Ένα ακόμη πλεονέκτημα της συγκεκριμένης τεχνολογίας είναι ότι μπορεί να εφαρμοστεί σε ένα πολύ μεγάλο πλήθος επιστημονικών πεδίων, όπως η βιοτεχνολογία, η γεωργική βιομηχανία, οι νευροεπιστήμες και γενικότερα στο χώρο της Ιατρικής. Ενδεικτικά, το εργαλείο αυτό χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση γενετικών ασθενειών και διαταραχών, καθώς και για τη μελέτη της πολυπλοκότητας του νευρικού συστήματος. Η επίδραση της ανακάλυψης των συστημάτων CRISPR – Cas9 υπήρξε καταλυτική. Η ταχύτητα με την οποία “αγκαλιάστηκε” η τεχνολογία αυτή από την επιστημονική κοινότητα ήταν εντυπωσιακή. Είναι χαρακτηριστικό ότι μέχρι το 2011, στη διεθνή βιβλιογραφία δεν υπήρχαν περισσότερες από 200 περίπου δημοσιεύσεις σχετικά με την CRISPR. Ωστόσο από το 2011 και μετά, ο αριθμός αυτός εκτινάχθηκε στις 24.000 περίπου δημοσιεύσεις. Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής Εργασίας είναι να γίνει μια ανασκόπηση της μέχρι τώρα βιβλιογραφίας σχετικά με την εφαρμογή των συστημάτων CRISPR – Cas9 στις Νευροεπιστήμες. Συγκεκριμένα θα μελετηθούν οι τρόποι με τους οποίους παρεμβαίνει η νέα αυτή τεχνολογία σε ασθένειες όπως η νόσος του Parkinson , η νόσος του Huntington, η μυϊκή δυστροφία Duchenne κ.α.. Η εργασία αυτή θα προσπαθήσει να καταδείξει το σημαντικό ρόλο που η επιστημονική κοινότητα ευελπιστεί να παίξει η νέα αυτή τεχνολογία στη διάγνωση και θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με το νευρικό σύστημα. Τα συμπεράσματα που προκύπτουν αναδεικνύουν την πληθώρα εφαρμογών των συστημάτων CRISPR – Cas9 που σχεδιάζεται να εφαρμοστούν στο μέλλον στις Νευροεπιστήμες καθώς και τα πλεονεκτήματα που αυτές θα παρουσιάζουν. Επίσης θα τονιστούν οι δυσκολίες που παρουσιάζει το εγχείρημα ,καθώς ο εγκέφαλος είναι ένα από τα πιο πολύπλοκα όργανα του ανθρώπινου οργανισμού. Η πολυπλοκότητα αυτή πολλαπλασιάζει το βαθμό δυσκολίας για τους ερευνητές. Ωστόσο υπάρχει έντονη αισιοδοξία και πεποίθηση ότι τα εμπόδια αυτά θα καμφθούν και το σύστημα CRISPR – Cas9 θα μπορέσει σύντομα να χρησιμοποιηθεί για την αντιμετώπιση ενός μεγάλου πλήθους νευρολογικών ασθενειών και διαταραχών. Η παρούσα διπλωματική εργασία αποτελείται από 9 κεφάλαια. Το πρώτο κεφάλαιο αποτελεί την εισαγωγή της διπλωματικής εργασίας, κατά την οποία γίνεται αναφορά στις βασικές έννοιες που πραγματεύεται η εργασία. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η μέθοδος που ακολουθήθηκε για την περάτωση της παρούσας εργασίας. Τα επόμενα 5 κεφάλαια αναφέρονται στις χρήσεις του συστήματος CRISPR – Cas9 ως μιας μεθόδου θεραπείας για τις ασθένειες: Parkinson, Alzheimer, Huntington, μυϊκή δυστροφία του Duchene και Αμυοτροφική Πλευρική Σκλήρυνση. Δηλαδή παρουσιάζεται ο τρόπος με τον οποίο οι ερευνητές χρησιμοποιούν το CRISPR ως ένα εργαλείο που βοηθά στην ανεύρεση θεραπευτικών μεθόδων απέναντι στις παραπάνω νευρολογικές διαταραχές. Το 8ο κεφάλαιο αναφέρεται στη συμβολή της Βιοπληροφορικής ως ένα εργαλείο που διευκολύνει την εφαρμογή των συστημάτων CRISPR – Cas9 για την αντιμετώπιση νευροεκφυλιστικών και νευρομυϊκών ασθενειών. Το 9ο και τελευταίο κεφάλαιο αποτελεί τον επίλογο της παρούσας διπλωματικής εργασίας. Στο κεφάλαιο αυτό συνοψίζονται τα αποτελέσματα και τα συμπεράσματα που προκύπτουν από τον κυρίως κορμό της εργασίας.
    • From the smallest single – celled organism to the larger creatures on Earth, every living entity is defined by its genes. The recent development of new technologies in the biology domain has given scientists the ability to alter basic characteristics of an organism in a very short period of time. Gene editing is one of those new technologies and one of its most popular tools is CRISPR – Cas9 systems (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats – Cas9 systems). Their popularity is due to the fact that they are considered the fastest, cheapest and easiest in use of all tools. Another advantage of this particular technology is that it can be applied to a wide range of scientific domains like biotechnology, agricultural industry, neuroscience and medicine in general. Indicatively, the above tool is used for fighting genetic diseases and disorders as well as for studying the nervous system complexity. The invention of CRISPR – Cas9 systems has had a crucial impact and the speed at which this technology was “embraced” by the scientific community was impressive. It is important to mention that until 2011 in international bibliography there were no more than 200 publications regarding CRISPR. Since then however, the above number has launched to about 24.000 publications. With this dissertation we aim to review the existing bibliography regarding the application of the CRISPR – Cas9 systems on neuroscience. In particular we are going to study the ways in which this new technology intervenes in diseases such as Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, Huntington disease, Duchenne Muscular Dystrophy and Amyotrophic Lateral Sclerosis. We will also try to demonstrate the important role which the scientific community hopes this new technology will play in the diagnosis and cure of diseases of the nervous system. The emerging conclusions demonstrate the application plurality of CRISPR – Cas9 systems which are planned to be used in the future as well as those system’s advantages. In addition, we will highlight the difficulties of the attempt, as the brain is one of the most complex organs of the human body. This complexity increases the difficulty for scientists. However, there is intense optimism and confidence that all obstacles will be overcome and CRISPR will soon be used for the treatment of a great number of neurological diseases and disorders. Then present dissertation consists of 9 chapters. The 1st chapter is the Introduction in which the main concepts of the dissertation are referred to. The 2nd chapter presents the methodology followed for the elaboration of the present dissertation. The following 5 chapters refer to the use of CRISPR systems as a method for treating the diseases: Parkinson’s, Alzheimer’s, Huntington’s, Duchenne Muscular Dystrophy and Amyotrophic Lateral Sclerosis. A presentation is made of the way researchers use CRISPR as a tool that helps inventing therapeutic methods for neurological disorders. The 8th chapter refers to the contribution of Bioinformatics to facilitating the application of CRISPR systems in curing diseases. The 9th and last chapter is the Epilogue of the present dissertation. In this chapter, we sum up the results and conclusions which emerge from the main body of this dissertation.
  13. Attribution-NoDerivatives 4.0 Διεθνές