Genoma rediģēšana
Izmantojot CRISPR-Cas9 sistēmu, ir iespējams mērķtiecīgi un precīzi modificēt jebkura organisma - piemēram, baktērijas, dzīvnieka, auga vai cilvēka - genomu. Šajā kontekstā runā arī par genoma rediģēšanu un genoma ķirurģiju. Metode pirmo reizi tika aprakstīta 2012. gadā un pašlaik tiek intensīvi pētīta un izmantota visā pasaulē (Jinek et al., 2012). CRISPR-Cas9 sistēma tika izstrādāta, sākot no adaptīvā aizsardzības mehānisma imūnā sistēma of baktērijas. Tas ļauj prokariotiem noņemt nevēlamu un infekciozu DNS, piemēram, no bakteriofāgiem vai plazmīdām.
- CRISPR apzīmē. Tās ir atkārtotas DNS sekvences baktērijas.
- Cas9 apzīmē.
Kā tas darbojas
Kā darbojas CRISPR-Cas9 sistēma? Cas9 proteīns ir tā sauktā endonukleāze, ti, ferments, kas sagriež nukleīnskābes un šajā gadījumā DNS dubultā virkne. Cas9 ir saistīts ar RNS, kas papildus nemainīgai daļai satur arī mainīgu daļu, kas atpazīst noteiktu mērķa DNS secību. Šo RNS daļu sauc par sgRNS (maza vadošā RNS). SgRNS mijiedarbojas ar DNS, kuru sagriež nukleāze. Iegūto dubultās dzīslas pārtraukumu var pabeigt ar pašas šūnas remonta mehānismiem. Tas var izraisīt mutācijas, kas interesē, piemēram, augu selekcijā. RNS veidni var izmantot arī jauna gēna segmenta ievietošanai, piemēram, lai atjaunotu bojāta gēna funkciju. Visbeidzot, to var izmantot arī slimību izraisošo gēnu inaktivēšanai. Lai CRISPR-Cas sistēma varētu ievadīt šūnas, nepieciešama arī piegādes metode. Piemēram, šim nolūkam var izmantot vīrusu vektorus, liposomas vai fiziskas metodes. Sistēma atšķiras no citām metodēm ar relatīvo vienkāršību, universālumu, ātrumu un cenu. CRISPR-Cas principā var lietot tieši cilvēkiem vai šūnām, kuras izņem no pacienta, modificē, pavairo un pēc tam atkal ievieš. To sauc par ex vivo ārstēšanu vai autologu transplantācija.
Indikācijas
CRISPR-Cas9 jau šodien, tikai dažus gadus pēc metodes aprakstīšanas, spēlē nozīmīgu lomu pētniecībā un zāļu ražošanā. Nākotnē papildu gēnu terapija narkotikas tiks izstrādāta. Iespējamo medicīnisko pielietojumu ir ļoti daudz. Tie ietver, piemēram, smagu ģenētiskās slimības piemēram, Duchenne muskuļu distrofija, cistiskā fibroze, infekcijas slimības, piemēram, HIV un hepatīts, hemofilijas un vēzis. CRISPR-Cas9 un līdzīgas genoma rediģēšanas metodes pirmo reizi paver iespēju ne tikai simptomātiski ārstēt slimības, bet izārstēt tās ģenētiskās informācijas līmenī.
Negatīva ietekme un riski
Viena iespējama problēma ir metodes selektivitāte. Iespējams, ka CRISPR varētu izraisīt ģenētiskas izmaiņas citās nevēlamās genoma vietās. Tie tiek dēvēti par “ārpus mērķa radītiem efektiem”. Tie var būt bīstami un izraisīt blakusparādības. Turklāt joprojām ir jāpalielina sistēmas efektivitāte. Cilvēkiem papildus somatiskajām šūnām un cilmes šūnām var manipulēt arī ar dzimumšūnām, kas noved pie izmainīto gēnu pārmantošanas. Piemēram, jau ir pierādīts, ka CRISPR-Cas9 var piemērot embrijiem, izraisot bailes no “mazuļiem-dizaineriem” un potenciāli radot tālejošas sekas turpmākajai cilvēces attīstībai. Germline iejaukšanās ir ļoti pretrunīga un aizliegta lielākajā daļā valstu.
