Научници од Универзитетот Колумбија објавија дека успешно извршиле прецизни промени во ДНК на човечки ембриони во рана фаза од развојот, без големи хромозомски оштетувања какви што некогаш беа почесто случај кај класичната технологија на изменa на гeните, познатa како CRISPR-Cas9.

Посуптилна промена во гените

Истражувањето го спроведе тим предводен од Дитер Егли од Универзитетот Колумбија. Користеше технологија наречена уредување на бази и е понова верзија на технологијата CRISPR-Cas9. За разлика од класичната CRISPR-Cas9, која често се опишува како молекуларни ножици бидејќи ги сече обете нишки на двојната спирала од ДНК, уредувањето на базите е посуптилно. Тоа не се обидува да сече во внатрешноста на геномот, туку хемиски менува една „буква“ од ДНК во друга.

Како функционира технологијата?

ДНК може да се смета за џиновска книга на животот напишана во четири букви, или азотни бази: A, T, C и G.

Технологијата CRISPR-Cas9 научниците ја презеле од бактериите и ја претворија во алатка. Имено, бактериите по средба со вирус што ги напаѓа можат да складираат фрагменти од неговата ДНК како молекуларна меморија, а потоа да ги користат како инструкции за препознавање и сечење на вирусната ДНК ако вирусот се појави повторно. Во овој систем, кратката молекула на РНК го води протеинот Cas9 до соодветниот вирусен генетски запис, а потоа Cas9 го сече, помагајќи им на бактериите да ја запрат инфекцијата.

Во уредувањето на гени, CRISPR-Cas9 се користи за прецизно сечење на ДНК на избрано место, а потоа природните механизми за поправка на ДНК гените можат да ги инактивираат, да ги коригираат мутациите или да вметнат нови генетски секвенци. Сепак, оваа поправка не е секогаш уредна или контролирана. Може да заврши со бришење на големи делови од геномот, или други непожелни промени.

Уредувањето на бази е изведено од CRISPR технологијата, но не работи на ист начин како класичната технологија за измена на гените CRISPR-Cas9.

Во уредувањето на бази, CRISPR системот се користи и наоѓање на точната локација во геномот, но Cas9 е модифициран така што не сече ДНК или сече само еден ланец. На него има прикачен ензим кој хемиски претвора една база во друга, а потоа клетката го довршува процесот и ја утврдува промената.

Уредувањето на бази е слично како коригирање печатни грешки. Целта е да се промени една буква, како што е A во G, без да се направи голем рез низ двојната спирала на ДНК.

Уредени се гени важни за холестеролот и крвните заболувања

Во новата работа, научниците тестираа уредувачи на аденински бази, или алатки што можат да ја претворат A во G. Тие се насочија кон две области: генот PCSK9, важен во регулацијата на холестеролот, и гените HBG1/2, поврзани со феталниот хемоглобин, кој е важен за болести како што се српеста анемија и бета-таласемија. Хемоглобинот е протеин во црвените крвни клетки што носи кислород.

Најважниот резултат од експериментот беше тоа што уредувањето беше ефикасно, а авторите не открија големи делеции или хромозомски абнормалности на целните места. Ова е клучно бидејќи претходните обиди за користење на класичната CRISPR-Cas9 технологија кај човечки ембриони покажаа дека сечењето на ДНК може да предизвика сериозен геномски хаос.

Проблемот со несовршеноста

Егли претходно предупреди за овој проблем со технологијата CRISPR-Cas9. Во 2020 година, неговиот тим објави труд во списанието Cell во кој покажа дека кај човечките ембриони оваа технологија може да доведе до губење на големи делови од хромозомот или дури и целиот хромозом. Универзитетот Колумбија тогаш предупреди дека ваквите наоди покажуваат зошто е потребна екстремна претпазливост пред каков било пристап во клиничките примени.

Новата студија е обид да се одговори на тоа прашање. Според прелиминарната верзија на овој научен труд, таа е охрабрувачка, но не и убедлива. Авторите наведуваат дека уредувањето/менувањето на базата не предизвикало големи хромозомски нарушувања, дека несаканите промени надвор од целното место зависеле од кратка РНК молекула која го води целиот систем (модифициран протеин Cas9 поврзан со посебен ензим) до точното место во геномот каде што треба да дејствува.

Начинот на кој научниците ја воведувале алатката за уредување на гени во ембрионите бил исто така важен. Кога едиторот на базата го вметнале директно како готов протеин, во времето на оплодувањето или многу набргу потоа, ембрионите можеле да продолжат да се развиваат до бластоциста. Бластоцистата е рана фаза на ембрионот, неколку дена по оплодувањето, пред природно да се имплантира во матката.

Од вака уредените ембриони, научниците можеле да добијат и ембрионални матични клетки, или клетки што можат да се развијат во различни видови ткива. Но, кога се обиделе да ја воведат истата алатка како РНК, односно како инструкција за клетката сама да го произведе едиторот, развојот на ембрионот запирал рано. Ова покажува дека во ваквите процедури, не е важна само алатката што се користи, туку и моментот и формата во која се воведува.

Проблемот со мозаичноста

Според извештајот во „Волстрит џурнал“, во студијата на Егли, речиси 80 % од ембрионите станале мозаични, што значи дека генетската промена во дезоксирибонуклеинската киселина не влијаела на сите клетки; некои го задржале непроменетиот ген. Мозаичноста е голем проблем за каква било клиничка примена бидејќи ембрионот може да има мешавина од изменети и неизменети клетки. Ако целта е да се спречи наследна болест, таков резултат не е доволно сигурен.

Егли затоа не тврди дека научниците се подготвени да уредуваат бебиња. Тој додаде дека овој процес мора да се одвива преку дискусија што е во согласност со научниот напредок.

Случајот со кинескиот научник

Контекстот е особено чувствителен поради случајот од 2018 година, кога кинескиот научник Хе Џианкуи објави дека се родени првите бебиња кај кои ги уредил гените. Тој тврдеше дека со помош на технологијата CRISPR-Cas9 го променил генот CCR5 во обид да ги направи децата поотпорни на ХИВ инфекција. Научната заедница го осуди експериментот како неодговорен, предвремен и етички неприфатлив, а подоцна тој заврши во затвор три години.

Оттогаш, уредувањето на човечките репродуктивни клетки, т.е. промените што би можеле да се пренесат на идните генерации, е една од најчувствителните теми во модерната биологија. Некои научници предупредуваат дека богатите би можеле да се обидат да го искористат пробивот за создавање деца ин витро кои би имале некои посакувани особини како што се исклучителна убавина или интелигенција.

Крадењето авторски текстови е казниво со закон. Преземањето на авторски содржини (текстови) од оваа страница е дозволено само делумно и со ставање хиперлинк до содржината што се цитира.