CRISPR - «Kοπτοραπτική» στο ανθρώπινο DNA

Κίνα έχει προχωρήσει σε κλινικές δοκιμές επεξεργασίας, τροποποίησης και «επιδιόρθωσης» γονιδίων σε δεκάδες ανθρώπους. Σύμφωνα με νέα έκθεση, το Πεκίνο βρίσκεται ένα βήμα μπροστά σε σχέση με τις ΗΠΑ, καθώς εφαρμόζει ήδη την, κατά ορισμένους ερευνητές, «αμφιλεγόμενη τεχνική» σε ανθρώπους. Τουλάχιστον 86 άνθρωποι στην Κίνα έχουν υποβληθεί ήδη σε διαδικασία επεξεργασίας γονιδίων. Τα στοιχεία προκύπτουν από έρευνα της Wall Street Journal σε 11 κινεζικές κλινικές μελέτες, σύμφωνα με το sputnik.

Το πρώτο πείραμα πραγματοποιήθηκε στην Κίνα το 2015, όταν δεκάδες ασθενείς οι οποίοι είχαν διαγνωσθεί με καρκίνο νεφρών, πνεύμονα, ήπατος και λάρυγγα, υποβλήθηκαν σε αφαίρεση κυττάρων με στόχο την επιλεκτική επεξεργασία του DΝΑ των κυττάρων αυτών και την «επανατοποθέτηση» τους στο σώμα των ασθενών. Η νέα μέθοδος αφορούσε, ως είναι ευνόητο, την καταπολέμηση του καρκίνου.

Η πρώτη ομάδα 18 καρκινοπαθών στις ΗΠΑ θα υποβληθεί «σύντομα» σε παρόμοια διαδικασία δήλωσαν ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, σύμφωνα με δημοσίευμα του Gizmodo. Κύριος στόχος της έρευνας του Penn (Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια) είναι να καθοριστεί το πρωτόκολλο που αφορά την ασφάλεια της τεχνικής CRISPR.

Η επαναστατική μέθοδος CRISPR

Το CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) είναι μία επαναστατική τεχνική ακριβούς κατάτμησης και τροποποίησης του DNA. Ανακαλύφθηκε όταν ερευνητές μελετούσαν το ανοσοποιητικό σύστημα κάποιων βακτηρίων. Το όνομα αναφέρεται στη μοναδική οργάνωση μικρών και επαναλαμβανόμενων αλληλουχιών του DNA που βρίσκονται μέσα στο γενετικό σύστημα των βακτηρίων και αποτελούν μέρος του ανοσοποιητικού τους συστήματος. Με την τεχνική αυτή καθίσταται εφικτή πλέον η τροποποίηση όχι μόνο του DNA αλλά και του μορίου RNA, του «αγγελιαφόρου της ζωής», το οποίο μεταφέρει τις εντολές των γονιδίων για τη δημιουργία των πρωτεϊνών.

Με άλλα λόγια, η επεξεργασία γονιδίων ξαναγράφει το DNA, τον βιολογικό κώδικα που συνθέτει τα «εγχειρίδια οδηγιών» του οργανισμού. Με την επεξεργασία γονιδίων, οι επιστήμονες μπορούν να απενεργοποιήσουν γονίδια-στόχους, να διορθώσουν βλαβερές μεταλλάξεις και να τροποποιήσουν τη δραστηριότητα συγκεκριμένων γονιδίων σε φυτά, ζώα και βεβαίως, ανθρώπους.

Η συζήτηση γύρω από την επεξεργασία γονιδίων έχει «ανάψει» καθώς τροφοδοτείται από τις δυνατότητές που η επαναστατική αυτή μέθοδος φέρει όσον αφορά τη θεραπεία, ακόμη και πρόληψη ασθενειών. Υπάρχουν χιλιάδες γενετικές διαταραχές που μπορούν να μεταφερθούν από τη μία γενιά στην άλλη, πολλές εξ αυτών σοβαρές και καθόλου σπάνιες. Σύμφωνα με τον Guardian, ένα στα 25 παιδιά γεννιέται με γενετική ασθένεια. Μεταξύ των πιο συνηθισμένων είναι η κυστική ίνωση, η δρεπανοκυτταρική αναιμία, η μυϊκή δυστροφία, οι μεταβολικές διαταραχές. Η επεξεργασία των γονιδίων αφήνει «ζωντανή» την υπόσχεση της θεραπείας τους με την επανεγγραφή του κατεστραμμένου DNA στα κύτταρα των ασθενών. Αλλά μπορεί να κάνει πολύ περισσότερα από την αντιμετώπιση των ελαττωματικών γονιδίων.

Η επεξεργασία γονιδίων έχει ήδη χρησιμοποιηθεί στην τροποποίηση των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος για την αντιμετώπιση του καρκίνου και του ιού HIV. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση ελαττωματικών γονιδίων σε ανθρώπινα έμβρυα, ωστόσο, θεωρείται αμφιλεγόμενο επειδή οι γενετικές αλλαγές θα μπορούσαν να επηρεάσουν τα σπερματοζωάρια ή τα ωάρια των εμβρύων (αναλόγως, εάν πρόκειται για αγοράκι ή κοριτσάκι), πράγμα που σημαίνει ότι οι γενετικές τροποποιήσεις και τυχόν ανεπιθύμητες παρενέργειες θα μπορούσαν να περάσουν στις επόμενες γενιές.

Φτάνοντας στα «σωστά κύτταρα»

Η μεγαλύτερη πρόκληση για τους επιστήμονες είναι να φτάσουν στα «σωστά κύτταρα». Τα φάρμακα είναι μικρά μόρια που φτάνουν στα όργανα και στους ιστούς μέσω της κυκλοφορίας του αίματος. Τα μόρια επεξεργασίας γονιδίων είναι συγκριτικά τεράστια, άρα είναι δύσκολο να μπουν στα κύτταρα. Πώς μπορεί να ξεπεραστεί το εμπόδιο αυτό; Ένας τρόπος είναι η «συσκευασία», το «πακετάρισμα» των μορίων επεξεργασίας γονιδίων σε αβλαβείς ιούς που μολύνουν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων. Στη συνέχεια, εκατομμύρια από αυτά περνούν στην κυκλοφορία του αίματος ή απευθείας στους προσβεβλημένους ιστούς. Μόλις βρεθούν στο σώμα, οι ιοί εισβάλλουν στα κύτταρα-στόχους και απελευθερώνουν τα μόρια επεξεργασίας γονιδίων.

Δεν είναι ωστόσο, ο μοναδικός τρόπος. Ερευνητές χρησιμοποίησαν λιπαρά νανοσωματίδια για τη μεταφορά μορίων Crispr-Cas9 στο ήπαρ και μικροσκοπικά ηλεκτρόδια για να ανοίξουν πόρους σε έμβρυα μέσω των οποίων μπορούν να εισέλθουν τα μόρια επεξεργασίας γονιδίων.

Τι μπορεί να πάει στραβά;

Η σύγχρονη επεξεργασία γονιδίων είναι αρκετά ακριβής, αλλά όχι τέλεια. Η διαδικασία μπορεί να φτάσει σε κάποια κύτταρα και σε κάποια άλλα όχι. Ακόμη και με την τεχνική Crispr η επεξεργασία μπορεί να διαφέρει από κύτταρο σε κύτταρο. Μπορεί, για παράδειγμα να «επιδιορθωθούν» δύο αντίγραφα ενός μεταλλαγμένου γονιδίου σε ένα κύτταρο, αλλά μόνο ένα αντίγραφο σε ένα άλλο. Σε κάποιες γενετικές ασθένειες αυτό μπορεί να μην έχει σημασία, αλλά σε κάποιες περιπτώσεις έχει (όταν τη διαταραχή προκαλεί ένα και μόνο μεταλλαγμένο γονίδιο). Ένα επίσης, συνηθισμένο πρόβλημα είναι όταν οι αλλαγές γίνονται σε λάθος θέση στο γονιδίωμα. Οι τροποποιήσεις «εκτός στόχου» μπορεί να είναι επικίνδυνες εάν διαταραχθούν υγιή γονίδια ή κρίσιμοι ρυθμιστές του DNA.

«Junk DNA»: Αποτέλεσμα της Εξέλιξης

Σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε πριν από μερικούς μήνες, τουλάχιστον τα 3/4 του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελούνται από «σκουπίδια DNA» (junk DNA), επιβεβαιώνοντας την άποψη ότι το ανθρώπινο γονιδίωμα είναι προϊόν της Εξέλιξης και επομένως δεν δημιουργείται τεχνητά από κάποια εξωτερική επιρροή. Οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν ότι τεράστια τμήματα του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελούνται στην πραγματικότητα από παθογόνο DNA που προφανώς δεν έχει καμία χρησιμότητα και ότι το λειτουργικό τμήμα του ανθρώπινου γονιδιώματος είναι λιγότερο από το 25% του συνόλου. Όπως είχε επισημάνει ο Dan Graur, καθηγητής του Τμήματος Βιολογίας και Βιοχημείας στο Πανεπιστήμιο του Χιούστον και επικεφαλής της έρευνας  «η πολύ μεγάλη ποσότητα Junk  DNA στο γονιδίωμα μας είναι αυτό που μας κάνει ανθρώπους…»

Τα ηθικά διλήμματα 

Οι γενετικές τεχνολογίες εγείρουν βεβαίως, ηθικά διλήμματα. Πλέον οι επιστήμονες είναι πολύ επιφυλακτικοί με αυτού του τύπου την παρέμβαση σε ζώα και ανθρώπους, υποστηρίζοντας ότι θα έπρεπε να χρησιμοποιηθούν μόνο για τη διατήρηση των απειλούμενων ζωικών ειδών και την εξάλειψη της στειρότητας, εκτιμώντας πως αυτό θα μπορούσε να συμβεί σε 10-20 χρόνια και εξηγώντας ότι μιλάμε για τροποποίηση του ανθρώπινου είδους και όχι μόνο, μέσω της τροποποίησης του γονιδιώματος. Συνεπώς τίθεται το ερώτημα εάν οδηγούμαστε στην παραγωγή παιδιών κατά παραγγελία.