Čeprav je bila v zadnjih dveh letih velika večina bio – medicinske stroke zaposlena z izzivom imenovanim COVID-19, pa se bodo s pojenjanjem epidemije in rahljanjem zaščitnih ukrepov raziskovalci po vsem svetu znova lahko osredotočili tudi na druga področja.
In eno od teh področij je genetika, veda v kateri je prišlo v zadnjem desetletju do tektonskih premikov, ki bodo v bližnji prihodnosti najverjetneje revolucionirali zdravljenje bolezni, ki so bile doslej izjemno težko ozdravljive ali pa so celo veljale za neozdravljive.
Področje genskega inženiringa je bilo od vselej sila kontroverzno; po eni strani je za znanstvenike predstavljalo neverjeten potencial za odpravljanje širokega nabora prirojenih zdravstvenih težav, po drugi pa so številni raziskovalci menili, da z osnovnimi gradniki življenja – štirimi nukleotidi, ki sestavljajo verigo DNK (deoksiribonukleinske kisline), in sicer adeninom (A), citozinom (C), gvaninom (G) in timinom (T) – še ne znamo ravnati dovolj precizno, da bi se lahko z gotovostjo izognili napakam ter hudim psihofizičnim težavam, do katerih bi neizbežno prišlo pri testnih subjektih v primeru takšnih ali drugačnih nepredvidljivih zapletov pri manipulacijah z genskim materialom. To pa se je začelo ob koncu prejšnjega stoletja počasi spreminjati. Ključnega pomena za odkritje sistema CRISPR so bile raziskave japonskih mikrobiologov pod vodstvom Yoshizumija Ishina z Univerze v Osaki leta 1987. Ti so poročali, da so v bakteriji Escherichia coli (E. coli) opazili nenavaden del bakterijske DNK, v katerem je bilo pet ponovitev istega zaporedja 29 nukleotidov, med katere so bili vrinjeni po 32 nukleotidov dolgi odseki DNK, ki so se medsebojno razlikovali. Shematično lahko zaporedje opišemo kot ABACADAEA, kjer predstavlja A ponavljajoči se del, deli B, C, D in E pa medsebojno različne dele. Česa podobnega pri bakterijah pred tem še niso opazili. Domnevali so, da ne gre zgolj za naključje, ampak za mehanizem, katerega funkcije še ne poznajo. Kasneje so iste serije zapisov opazili tudi pri drugih vrstah bakterij in takrat je to nenavadno zaporedje DNK dobilo ime CRISPR (ang. »clustered regularly interspaced short palindromic repeats«), kar je v prevodu okrajšava za »gruče enakomerno prekinjenih kratkih palindromnih ponovitev«.
Študije tega sistema so v naslednjih letih hitro napredovale, leta 2012 pa se je biokemičarki Jennifer Doudna porodila ideja, da bi lahko to metodo bakterijske imunske obrambe proti virusom uporabili kot univerzalno orodje za urejanje genetskega zapisa v katerikoli živi celici, z drugimi besedami, za genski inženiring. S sodelavci je ugotovila, da je sistem CRISPR-Cas9 mogoče prilagoditi tako, da je uporaben kot nekakšne molekularne škarje, s katerimi lahko izvajamo zelo natančno definirane operacije v genomih živih celic. Doudna je predlagala, da bi namesto tega, da encimi Cas9 iščejo in napadajo viruse, zapis RNK (ribonukleinsko kislino) prilagodili na način, da bi encimi v celici, ki ni nujno bakterijska, poiskali in uničili okvarjeni del gena, ki povzroča bolezen. Za zamenjavo okvarjenega dela gena je treba nato na izrezano mesto vgraditi še nov delujoč del, kar pa niti ni tako težavno. To delo opravijo encimi, ki ves čas skrbijo za popravilo poškodovane DNK. Sistem so že uspešno preizkusili na miših s hemofilijo. Januarja 2013 so pokazali, da lahko s to metodo v človeških celicah izrežejo del DNK in ga zamenjajo z drugim. Leta 2020 je Doudna dobila Nobelovo nagrado za kemijo za razvoj programiranega urejanja genomov človeških zarodkov s sistemom CRISPR, kar je dejansko predstavljalo tehniko, ki je omogočala, da se umetno ustvarjene genske spremembe dedujejo.
Za daleč najbolj odmevnega pa velja poskus raziskovalca He Jiankuija, ki je v začetku leta 2018 na univerzi SUStech v Shenzenu pri in vitro oploditvi neplodne ženske s tehnologijo CRISPR-Cas9 spremenil genom zarodkov enojajčnih dvojčic, pri čemer je iz njega odstranil gen CCR5, s čimer je pri njima želel ustvariti prirojeno imunost na virus HIV (oče dvojčic je bil namreč HIV-pozitiven). Ker sta se dvojčici Lulu in Nana oktobra 2018 tudi dejansko rodili, velja Jiankuijev eksperiment za prvi (do danes pa tudi edini) primer stvaritve gensko spremenjenih otrok v zgodovini. Čeprav ni znan noben drug primer genskega inženiringa človeških zarodkov, ki bi se nato tudi rodili z uporabo sistema CRISPR-Cas9, pa so to osupljivo gensko tehnologijo že večkrat uporabili na že rojenih pacientih. Največ takšnih poskusov je bilo izvedenih v ZDA, kjer je ameriška Agencija za hrano in zdravila (FDA) v preteklih letih odobrila že več kliničnih poskusov s to tehnologijo za zdravljenje različnih bolezni, kot npr. srpastocelične anemije, Leberjeve optične atrofije in celo za prirojenega virusa HIV. Čeprav so se vsi ti klinični testi izkazali za uspešne, pa bo najverjetneje potrebnih še nekaj let, da bo ta perspektivna tehnologija odobrena kot standardno bolnišnično zdravljenje, do rojstev otrok s spremenjenim genomom pa bo sploh minilo še kar nekaj časa.
Potrebno se je namreč zavedati, da četudi je CRISPR najbolj natančna metoda za genski inženiring, jo znanstveniki še vedno ne razumejo v celoti, posledično pa se bojijo, da bi nepremišljeno manipuliranje z geni lahko vodilo do hudih zapletov in neozdravljivih psiho-fizičnih težav pacientov.
Piše Matej M.
