Πολλά υποσχόμενη νέα τεχνική γενετικής μηχανικής

Η εποχή της γενετικής μηχανικής άρχισε στη δεκαετία του 1970, όταν βακτηριακό DNA τοποθετείται σε ιό πιθήκων και δημιουργήθηκαν οι πρώτοι οργανισμοί, στους οποίους εισήχθηκαν γονίδια που παρέμειναν ενεργά επί γενεές.

Στο τέλος της δεκαετίας αυτής είχαν ήδη τροποποιηθεί γενετικά με συνθετικό ανθρώπινο γονίδιο βακτήρια E. coli που παρήγαγαν ινσουλίνη για διαβητικούς, ενώ ξεκινούσε η χρήση διαγενετικών ποντικιών για τη μελέτη ασθενειών.

Αυτές οι τεχνικές άλλαξαν την πορεία της ιατρικής, αλλά είχαν δύο μεγάλους περιορισμούς: δεν ήταν ακριβείς και ήταν δύσκολο να χρησιμοποιηθούν σε μεγάλη κλίμακα.

Το πρώτο εμπόδιο ξεπεράστηκε στη δεκαετία του 1990, με τη σχεδίαση πρωτεϊνών που μπορούσαν να ψαλιδίσουν συγκεκριμένα σημεία στο DNA. Ηταν τεράστια πρόοδος σε σχέση με τη μέθοδο εισαγωγής DNA σε κύτταρα, με την ελπίδα ότι θα παρουσιαστεί μια χρήσιμη μετάλλαξη που θα ενσωματώνει αυτό το DNA.

Ωστόσο, έπρεπε να κατασκευάζεται μια νέα πρωτεΐνη προσαρμοσμένη σε κάθε συγκεκριμένη ακολουθία DNA που έπρεπε να στοχευθεί.

Ο «μαγικός» συνδυασμός

Πριν από δύο χρόνια, μια μικρή ομάδα ερευνητών στο πανεπιστήμιο του Ουμέα στη Σουηδία και στο πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνια, ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός γενετικού μηχανισμού στα κύτταρα, που επιτρέπει στους επιστήμονες να τροποποιούν το γονιδίωμα με μεγάλη ταχύτητα και ευκολία.

Λίγο αργότερα, συνάδελφοί τους σε άλλα πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα έδειξαν ότι η τεχνική μπορεί να εφαρμοστεί και για την ταυτόχρονη τροποποίηση πολλών γονιδίων, με την ίδια μεγάλη ακρίβεια και ταχύτητα.

Η τεχνολογία αυτή ονομάζεται CRISPR, από το Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeats, επιστημονική ονομασία της γενετικής «φωτογραφίας» των ιών που κρατάνε τα βακτήρια για να θυμούνται αυτούς που τους επιτέθηκαν.

Είχαν πρωτοανακαλυφθεί στο τέλος της δεκαετίας του 1980 από Ιάπωνες ερευνητές, αλλά η χρησιμότητά τους ως εργαλείο δεν έγινε αντιληπτή μέχρι που συνδυάστηκαν με μια πρωτεΐνη, με ονομασία Cas9.

Διαγενετικά ζώα κατά παραγγελία

Ηδη η τεχνολογία CRISPR έχει επιταχύνει την έρευνα τόσο σ’ αυτόν καθαυτόν τον τομέα της γενετικής μηχανικής, όσο και στην ιατρική.

Οι επιστήμονες μπορούν τώρα να παραγγείλουν διαγενετικά πειραματόζωα με τα επιθυμητά χαρακτηριστικά, που τους παραδίδονται μέσα σε βδομάδες, σε σύγκριση με το ένα έτος που συνήθως χρειαζόταν πρώτα.

Χρησιμοποιούν αυτά τα γενετικά τροποποιημένα πειραματόζωα, για να διερευνήσουν θεραπείες για ασθένειες που ξεκινούν από το Εϊτζ και φτάνουν ως το Αλτσχάιμερ και τη σχιζοφρένεια.

Οι δυνατότητες της τεχνικής μόλις αρχίζουν να διαφαίνονται από το πείραμα σε ποντίκια, που απλώς εισάγοντας CRISPR από την ουρά τους έγινε δυνατό να εισαχθεί το κατάλληλο γονίδιο σε ένα από κάθε 250 κύτταρα του συκωτιού τους, ώστε να θεραπευτούν από σοβαρή ασθένεια του ήπατος.

Μέσα στον επόμενο μήνα, τα κύτταρα με το διορθωμένο DNA αναπαράχθηκαν μαζικά αντικαθιστώντας το ένα τρίτο του συκωτιού, θεραπεύοντας έτσι τα ποντίκια από την τυροσιναιμία. `Η το άλλο επιτυχές πείραμα, όπου το CRISPR πέτυχε να αποκόψει το γονιδίωμα του ιού του Εϊτζ από το γονιδίωμα ανθρώπινων κυττάρων, στο οποίο είχε ενσωματωθεί.

Είναι η πρώτη φορά που άρρωστα από Εϊτζ ανθρώπινα κύτταρα γίνονται υγιή μετά από θεραπεία. Το CRISPR μπορεί να προστατεύσει και από τη μόλυνση με HIV, αν χρησιμοποιηθεί όπως το χρησιμοποιούν τα βακτήρια, για ένα είδος γενετικού εμβολιασμού με μέρος του γονιδιώματος του ιού.

Και προβληματισμοί

Η νέα τεχνική κάνει τη γενετική τροποποίηση τόσο εύκολη και φτηνή, που αρκετοί ανησυχούν για πιθανές αρνητικές συνέπειες. Μια διαδικασία που μπορούσε μεν να γίνει και πριν, τώρα πια μπορεί να γίνεται σχεδόν ανεξέλεγκτα.

Πριν δινόταν εκ των πραγμάτων ο χρόνος στους επιστήμονες να μελετήσουν το επόμενο βήμα, τώρα μπορούν να αποφασίσουν «στο πόδι» να δοκιμάσουν να κατασκευάσουν όχι έναν, αλλά πολλούς διαφορετικούς διαγενετικούς οργανισμούς. Είναι άλλο πράγμα να εξαφανίσει κανείς το παράσιτο της ελονοσίας και άλλο να εξαλείψει τα κουνούπια φορείς του. Το δεύτερο μπορεί να έχει απρόβλεπτες παρενέργειες.

Ποια θα είναι η εφαρμογή της μεθόδου στον άνθρωπο, ιδίως στα έμβρυα; Ισως μπορέσει να χρησιμοποιηθεί για την αποφυγή του συνδρόμου Down, αλλά ίσως χρησιμοποιηθεί και για μωρά με κατά παραγγελία χαρακτηριστικά.

Ποιες παρενέργειες μπορεί να έχει καθώς μερικές φορές το CRISPR «πειράζει» και άλλα γονίδια εκτός από εκείνα που στοχεύονται;

Πώς θα εξασφαλιστεί ότι δεν θα διαδοθεί στο φυσικό περιβάλλον πλειάδα νέων και ανεξέλεγκτων γονιδίων μέσα σε διαγενετικούς οργανισμούς;

Ποιος αποφασίζει για τις χρήσεις ενός τόσο ισχυρού εργαλείου;