Ostrożność zalecana przy stosowaniu technologii edycji genów CRISPR

Narzędzie do edycji genów znane jako CRISPR zostało okrzyknięte przełomową technologią dla naukowców w laboratoriach, ale także potencjalną strategią leczenia licznych chorób genetycznych, w tym choroby Huntingtona. Jednak seria ostatnich badań sugeruje, że CRISPR jest mniej precyzyjny niż wcześniej sądzono, prowadząc do niezamierzonych zmian w genomie. Trzy niezależne badania, które miały na celu edycję pojedynczego genu, wykazały, że inne części DNA również zostały nieoczekiwanie zmienione.

Badania te są prezentowane w niesfinalizowanym formacie online i wciąż przechodzą przez proces naukowej recenzji przed formalną publikacją. Oznacza to, że w przedstawionej nauce mogą wciąż występować błędy, które nie zostały jeszcze zauważone. Jednak ponieważ te niezależne i równoległe badania potwierdzają odkrycie, że technologia CRISPR może mieć efekty poza celem, już teraz pojawiło się zainteresowanie mediów głównego nurtu i naukowych tymi wynikami. Chociaż CRISPR wciąż ma duży potencjał jako narzędzie badawcze, wydaje się, że jest jeszcze daleko od gotowości do zastosowania jako lek.

CRISPR może być używany do wprowadzania trwałych zmian w naszym DNA

System CRISPR został po raz pierwszy odkryty jako rodzaj układu odpornościowego używanego przez bakterie do obrony przed wirusami i innymi intruzami poprzez cięcie obcego materiału genetycznego. System CRISPR składa się z dwóch elementów: specjalnego fragmentu informacji genetycznej zwanego RNA przewodnikiem, który znajduje i wskazuje DNA intruza, oraz enzymu, który może przeciąć DNA, aby je zniszczyć. Sprawdź ten poprzedni artykuł HDBuzz, aby uzyskać szczegółowe informacje na temat działania CRISPR i wyzwań, przed którymi stoją badacze go eksplorujący.

Naukowcy mogą manipulować systemem, zmieniając RNA przewodnik na sekwencję docelową i w ten sposób wykorzystywać system CRISPR do dokonywania edycji w precyzyjnych częściach genomu. Te edycje są trwałymi zmianami w genomie i będą przekazywane z pokolenia na pokolenie. Od czasu odkrycia w późnych latach 2000, naukowcy wymyślają wszelkiego rodzaju pomysły i zastosowania dla CRISPR. Na przykład, czy możliwe byłoby usunięcie ekspansji genu HD w embrionach? Te pomysły nie są pozbawione kontrowersji ze względu na dylematy etyczne związane z manipulacją genetyczną ludzi lub innych gatunków. CRISPR trafił na pierwsze strony gazet w 2018 roku, gdy eksperymenty CRISPR przeprowadzone przez samozwańczego naukowca He Jiankui na Południowym Uniwersytecie Nauki i Technologii w Chinach doprowadziły do narodzin bliźniaczek, których genomy zostały zedytowane.

Nie tak doskonały system

Trzy niedawne badania zostały przeprowadzone przez naukowców z Instytutu Francisa Cricka w Londynie, Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku i Oregon Health & Science University w Portland. Każdy zespół naukowców użył CRISPR do dokonania różnych edycji w ludzkich embrionach przekazanych do badań. Trzy eksperymenty dotyczyły genów zaangażowanych w rozwój płodu, ślepotę i problemy z sercem. Wszystkie badania wykazały, że edycja genów CRISPR mogłaby prowadzić do bardzo dużych i niezamierzonych zmian w innych częściach genomu, w tym dużych delecji i przegrupowań w regionach bliskich genowi docelowemu. To jest złe, ponieważ nasz kod DNA jest bardzo precyzyjnym zestawem instrukcji, który można porównać do przepisu kulinarnego. Jeśli przegrupowałbyś kroki w przepisie lub pozbył się niektórych składników, wynik nie byłby dobry!

Te efekty poza celem są spowodowane problemami w naprawie DNA, chociaż nie ma zgody między badaniami co do tego, jak to może się dziać. Jedna rzecz, co do której wszyscy naukowcy się zgadzają, to to, że powinno to dać wszystkim do myślenia przy rozważaniu użycia CRISPR do edycji genomu, ponieważ technologia nie jest tak dopracowana, jak wcześniej sądzono.

Jaka przyszłość czeka CRISPR i HD?

Trwały charakter terapii opartych na CRISPR dla chorób genetycznych, takich jak HD, jest zarówno atrakcyjny, jak i onieśmielający. Teoretycznie CRISPR mógłby być użyty do nieodwracalnego usunięcia niektórych powtórzeń CAG w rozszerzonym genie huntingtyny w embrionie. W ten sposób osoba, która wyrośnie z tego embrionu, nie miałaby HD, a także jej dzieci. Trwały charakter edycji dokonanych przez technologię CRISPR oznacza, że niezamierzone konsekwencje nie tylko wpłynęłyby na jednostkę, ale także byłyby przekazywane z pokolenia na pokolenie. Naukowcy nie są chętni do wprowadzenia tej technologii do tego typu terapii genowych, dopóki nie będą absolutnie pewni, że jest ona bezpieczna i działa zgodnie z planem.

Dobrą wiadomością jest to, że te niedawne odkrycia zwróciły uwagę naukowców na ograniczenia technologii CRISPR. W żadnym wypadku nie powstrzyma to naukowców od snucia wielkich marzeń o tym, jak CRISPR mógłby być użyteczny w przyszłości, ale społeczność będzie postępować bardziej ostrożnie. Naukowcy zastanowią się teraz, jak najlepiej udoskonalić technologię, aby uniknąć tego typu problemów i mieć nadzieję na wykorzystanie CRISPR jako bezpiecznej terapii dla różnych chorób genetycznych w przyszłości.

Dowiedz się więcej

• Gregorio Alanis-Lobato i in. Częsta utrata heterozygotyczności w embrionach ludzkich edytowanych za pomocą CRISPR-Cas9
• Michael V. Zuccaro i in. Przywrócenie ramki odczytu w locus EYS oraz usunięcie chromosomu specyficzne dla allelu po cięciu Cas9 w ludzkich embrionach
• Dan Liang i in. CZĘSTA KONWERSJA GENÓW W LUDZKICH EMBRIONACH WYWOŁANA PĘKNIĘCIAMI PODWÓJNEJ NICI