Το 2016 η μέθοδος γονιδιωματικής τροποποίησης, γνωστή με το ακρωνύμιο «CRISPR», πήρε την πρώτη θέση ανάμεσα στις σημαντικότερες επιστημονικές ανακαλύψεις.
Πρόκειται για μια τεχνική της γενετικής μηχανικής που αναπτύχθηκε εντυπωσιακά τα τελευταία χρόνια. Επιτρέπει στους ειδικούς να τροποποιούν εργαστηριακά τα γονίδια όλων των φυτικών και ζωικών οργανισμών με πολύ πιο εύκολο, οικονομικό και αποτελεσματικό τρόπο, σε σύγκριση με τις προηγούμενες τεχνικές.
Η νέα τεχνική της γενετικής μηχανικής κέρδισε τα φώτα της δημοσιότητας χάρη στις τελευταίες εφαρμογές που έδειξαν τις ασύλληπτες δυνατότητες της. Η τροποποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος από Κινέζους επιστήμονες, η δημιουργία μεταλλαγμένων κουνουπιών στο εργαστήριο από Αμερικανούς που δεν μεταδίδουν την ελονοσία και οι έρευνες τεχνικής επεξεργασίας γονιδίων CRISPR/Cas9 σε ασθενείς με καρκίνο στις ΗΠΑ, είναι μόνο κάποιες από αυτές.
Οι δυνατότητες της συγκεκριμένης μεθόδου για επεμβάσεις στα ανθρώπινα γονίδια, έναντι να αναπρογραμματιστούν και να επανασχεδιαστούν έχουν πυροδοτήσει πολλές αντιδράσεις και σκεπτικισμό, όμως δεν παύουν να αποτελούν ένα μεγάλο βήμα προκειμένου να «διορθώσουμε» ένα μεγάλο φάσμα γενετικών παραγόντων που είναι υπεύθυνοι για ένα μεγάλο εύρος ασθενειών.
Άλλωστε, πάντα η βιοτεχνολογία ήταν άρρηκτα δεμένη με την Βιοηθική, έργο της οποίας είναι η χρυσή τομή ανάμεσα στις πολλά υποσχόμενες προσδοκίες και της ανησυχίας περί ορθής χρήσης τους που νομοτελειακά προκύπτει. (σ.σ: Η ορθολογική χρήση της γενετικής μηχανικής είναι ένα ξεχωριστό κεφάλαιο. Όπως πάντα, η στήλη θέλει να αντιμετωπίζει τέτοια θέματα με την αισιοδοξία ότι η ανθρώπινη φύση θα κάνει τις βέλτιστες επιλογές).
Ας εξηγήσουμε όμως σε απλά ελληνικά την αρχή ενός από τα πιο ενδιαφέροντα κεφάλαια της γενετικής μηχανικής, στο οποίο δύο επιφανείς ερευνήτριες, η Γαλλίδα Εμανουέλ Σαρπεντιέ και η Αμερικανίδα Τζένιφερ Ντούντν, το 2012 έβαλαν τις βάσεις για να περάσει σε ένα εντελώς διαφορετικό επίπεδο.
Οι δύο ερευνήτριες συνεργάστηκαν προκειμένου να μελετήσουν τους μοριακούς μηχανισμούς που χρησιμοποιούν τα βακτήρια για να αντιμετωπίζουν τους ιούς που τους επιτίθενται.
Αναλύοντας το γενετικό υλικό πολλών βακτηρίων, διαπίστωσαν ότι στο γονιδίωμά τους, δηλαδή στο βακτηριακό DNA, υπάρχουν κάποιες επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες βάσεων που περιέχουν τμήματα όμοια με το DNA των βακτηριοφάγων, δηλαδή των ιών που τους επιτίθενται.
Πρόκειται για μια αινιγματική μνήμη που έχει το DNA τους προκειμένου να θυμάται τους ιούς που το έχουν μολύνει.
Εν συνεχεία έγινε η ανακάλυψη ότι στο DNA των βακτηρίων, πολύ κοντά σε αυτές τις περίεργες αλληλουχίες-αντίγραφα του γονιδιώματος των ιών, υπάρχουν πάντα γονίδια που περιέχουν κωδικοποιημένες τις πληροφορίες για την παραγωγή των πρωτεϊνών Cas από τα βακτηριακά κύτταρα.
Οι πρωτεΐνες Cas είναι περιοριστικά ένζυμα -πρωτεΐνες ενδονουκλεάσες- που μπορούν να τεμαχίζουν το DNA σε καθορισμένα σημεία. Πράγματι, τα ένζυμα Cas είναι πάντοτε ένζυμα συνδεδεμένα με τις αλληλουχίες CRISPR.
Το γεγονός αυτό οδήγησε τους ερευνητές στη θεμελιώδη ανακάλυψη ότι οι αλληλουχίες του DNA που είναι αντίγραφα των ιών περιέχουν πληροφορίες για τη δημιουργία RNA. Αυτά τα μόρια -λόγω μοριακής συμπληρωματικότητας- μπορούν να αναγνωρίζουν το DNA των ιών όταν εισβάλλει ξανά στα κύτταρα των βακτηρίων. Και το σημαντικότερο, αυτά τα μόρια RNA οδηγούν τα ένζυμα Cas στο να καταστρέφουν στοχευμένα το γενετικό υλικό του εισβολέα, δηλαδή να αποδομούν μόνο το ξένο DNA του βακτηριοφάγου ιού!
Εν ολίγοις, το σύμπλοκο CRISPR-Cas είναι ένα σύστημα άμυνας των βακτηρίων ενάντια στην εισβολή του ξένου DNA των βακτηριοφάγων. Είναι δηλαδή ένα απλό αλλά αποτελεσματικό σύστημα ανοσίας των προκαρυωτικών οργανισμών, το οποίο για να ενεργοποιηθεί, θα πρέπει πρώτα να υπάρξει μόλυνση από το ξένο DNA των ιών, όπως συμβαίνει και με το ανοσοποιητικό σύστημα των πολύπλοκων ευκαρυωτικών οργανισμών.
Οταν οι επιστήμονες ανακάλυψαν την ύπαρξη αυτού του μηχανισμού, άρχισαν να εκπονούν εργαστηριακές μελέτες πάνω σε τεχνικές «επιδιόρθωσης» στο DNA των ευκαρυωτικών οργανισμών.
Αξιοποιώντας την ικανότητα των πρωτεϊνών Cas να τεμαχίζουν το DNA σε προκαθορισμένα σημεία διαπίστωσαν σύντομα ότι με τα κατάλληλα κάθε φορά εργαλεία, π.χ. με συγκεκριμένα RNA-οδηγούς και κατάλληλα τμήματα DNA που χρησιμεύουν ως πρότυπα για τις αλλαγές του DNA στόχου, μπορούσαν με σχετική ευκολία να εισάγουν ή να αφαιρούν γονίδια, με απώτερο σκοπό να καταφέρουν κάποια στιγμή να επιδιορθώνουν τις επιβλαβείς μεταλλάξεις που ευθύνονται για τις γενετικές ασθένειες.
Σήμερα, οι περισσότερες έρευνες χρησιμοποιούν το σύστημα CRISPR-Cas για την επιλεκτική τροποποίηση του γενετικού υλικού και την αντικατάσταση των επιβλαβών μεταλλαγών. Έτσι κατάφεραν να απενεργοποιήσουν τα βλαπτικά γονίδια των ιών που προσβάλλουν φυτικούς και ζωικούς οργανισμούς.
Θα μπορούσε κανείς να πει ότι η μέθοδος CRISPR είναι σαν ένα μοριακό ψαλίδι υψηλής ακρίβειας, που οι ερευνητές δανείστηκαν από τα βακτήρια, αλλά «κόβει» το ίδιο καλά σε όποιο γονιδίωμα και αν βρεθεί.
Οι πιο εντυπωσιακές, βιοτεχνολογικές παρεμβάσεις είναι στους χοίρους, στα κουνούπια, ενώ η συζήτηση για το κατά πόσο είναι ηθικό ή όχι οι παρεμβάσεις αυτές να γίνονται και στους ανθρώπους, κορυφώθηκε όταν ο βιοτεχνολόγος Junjie Huang, προχώρησε στην εργαστηριακή τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων, με στόχο την αντικατάσταση του γονιδίου που ευθύνεται για τη θανατηφόρο γενετική ασθένεια της β-θαλασσαιμίας.
Από τις κληρονομικές ασθένειες, στις λοιμώξεις και στον καρκίνο
Σήμερα γνωρίζουμε ότι 8.000 κληρονομικές ασθένειες προκαλούνται από μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο και ότι 400 εκατομμύρια άνθρωποι πάσχουν από κάποια γενετική ασθένεια. Για παράδειγμα, η κυστική ίνωση αποτελεί την πιο συχνή κληρονομική νόσο στη λευκή φυλή. (σ.σ: To 5% μάλιστα των Ελλήνων είναι ασυμπτωματικοί φορείς μεταλλάξεων στο υπεύθυνο γονίδιο CFTR).
Οι μεταλλάξεις στο γονίδιο αυτό προκαλούν κλινικά συμπτώματα στο αναπνευστικό, στο γαστρεντερικό και στο αναπαραγωγικό σύστημα. Με βάση τη νέα μέθοδο γενετικής μηχανικής, απομονώθηκαν βλαστοκύτταρα από παιδιά με τη νόσο και δημουργήθηκαν « μικρά έντερα». Με τη χρήση της CRISPR-Ca9 διορθώθηκε το λάθος στο DNA, δηλαδή αποκαταστάθηκε η σωστή αλληλουχία του γονιδίου CFTR στα μικρά έντερα τα οποία μεταμοσχεύτηκαν στους μικρούς ασθενείς με θετικά αποτελέσματα στην υγεία τους.
Η τεχνική έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται σε μια σειρά ασθενειών όπως η δρεπανοκυτταρική και β μεσογειακή αναιμία, η μυική δυστροφία Duchenne, η επιφανειακή δυστροφία του κερατοειδούς κ.α. σε μια σειρά λοιμώξεων, από το AIDS εως την Ηπατίτιδα, ενώ μεγάλος αναμένεται να είναι ο ρόλος της και σε αρκετές μορφές καρκίνου.
Όσο διευρύνεται όμως το εύρος των εφαρμογών της, τόσο διευρύνεται και η διαμάχη για την ηθική διάσταση της παρέμβασης του ανθρώπου στο γονιδίωμα.
Ο καταλυτικός ρόλος του SARS Cov 2
Η πανδημία προκάλεσε ένα μεγάλο σοκ, καθώς η ανθρωπότητα μετά από 100 χρόνια ήρθε ξανά αντιμέτωπη με μια ιδιαίτερα μολυσματική νόσο.
Ανάγκα και οι Θεοί «πείστηκαν» λοιπόν. Η μέθοδος CRISPR παρά το βαρύ φιλοσοφικό της φορτίο επιστρατεύτηκε με τις «ευλογίες» όλων στην καταπολέμηση ενός ασύμμετρου ιού, που έχει αναχαιτίσει οικονομίες και καθημερινότητα σε παγκόσμιο επίπεδο και έχει στερήσει τη ζωή σε πάνω από 2.000.000 ανθρώπους.
Ο Sars Cov-2 κατά ένα ειρωνικό τρόπο είναι αυτός που ευθύνεται για την αστραπιαία πρόοδο σε ένα εξαιρετικά σύνθετο πεδίο της γενετικής μηχανικής, που ενδεχομένως να αλλάξει στο μέλλον το προσδόκιμο αλλά και την ποιότητα ζωής για εκατομμύρια ανθρώπους πάσχουν από καρκίνο ή και άλλες γονιδιακές ασθένειες.
Υπόψιν ότι ήδη από το 2019 γίνονται οι πρώτες κλινικές δοκιμές τεχνικής επεξεργασίας γονιδίων CRISPR/Cas9 σε τρεις ασθενείς με καρκίνο στο αίμα και σάρκωμα στις ΗΠΑ, με βασικό αντίλογο πάνω στους ηθικούς προβληματισμούς, ότι η συγκεκριμένη έρευνα αποσκοπεί στη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των γονιδιακών θεραπειών και όχι στην επεξεργασία του DNA των ασθενών.
Συγκεκριμένα, οι επιστήμονες πήραν από τους ασθενείς ανοσολογικά κύτταρα, τα οποία ονομάζονται Τ κύτταρα, επεξεργάστηκαν το γονιδίωμά τους και στη συνέχεια, αναπλήρωσαν τα κύτταρα του κάθε ασθενούς. Στην ουσία χρησιμοποιήθηκε η γονιδιωματική τεχνολογία CRISPR/Cas9 για να διαγράψει τρία γονίδια και να εισαγάγει ένα νέο γονίδιο στα Τ κύτταρα των ασθενών.
Τα δείγματα αίματος από τους ασθενείς έδειξαν ότι τα μεταβληθέντα Τ-κύτταρα επεκτάθηκαν και επιβίωσαν. Τα αποτελέσματα για τους εθελοντές ασθενείς ήταν περιορισμένα καθώς βρίσκονταν σε πολύ προχωρημένο στάδιο της νόσου, σύμφωνα όμως με τον επικεφαλή της μελέτης, Dr Edward Stadtmauer από το Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια: Αυτή η δοκιμή ασχολήθηκε κυρίως με τρία ερωτήματα: Μπορούμε να επεξεργαστούμε τα Τ κύτταρα με αυτόν τον τρόπο; Είναι τα “νέα” Τ κύτταρα που προκύπτουν λειτουργικά; Τέλος, είναι ασφαλή να εισάγονται σε έναν ασθενή;
Από τα πρώιμα δεδομένα προκύπτει ότι η απάντηση και στις τρεις ερωτήσεις μπορεί να είναι ναι.
Η τραγική ειρωνία είναι ότι χάρη στον Sars Cov-2 σύντομα θα έχουμε πολλά περισσότερα δεδομένα για τη μέθοδο της γενετικής μηχανικής CRISPR, το πανίσχυρο εργαλείο τροποποίησης του γονιδιώματος που μπορεί να εφαρμοστεί από το να καταπολεμηθεί η έλλειψη τροφής ή οι εξαφανίσεις ειδών λόγω της κλιματικής αλλαγής, ως την αντιμετώπιση ενός πλήθους ασθενειών.
Αποποίηση Ευθύνης
Το υλικό αυτό παρέχεται για πληροφοριακούς και μόνο σκοπούς. Σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να εκληφθεί ως προσφορά, συμβουλή ή προτροπή για την αγορά ή πώληση των αναφερόμενων προϊόντων. Παρόλο που οι πληροφορίες που περιέχονται βασίζονται σε πηγές που θεωρούνται αξιόπιστες, καμία διασφάλιση δε δίνεται ότι είναι πλήρεις ή ακριβείς και δεν θα πρέπει να εκλαμβάνονται ως τέτοιες.
