A géntechnika a négy évtizeddel ezelőtti kezdete óta nagy remény forrásává vált az egészségügyben, a mezőgazdaságban és az iparban. De komoly aggodalomra ad okot, nem utolsósorban a genomszerkesztési folyamat fáradságosságának miatt. Most egy új módszer, a CRISPR-Cas, mind pontosságot, mind pedig a genomszöveg egyszerre több helyen történő megváltoztatásának lehetőségét kínálja. De ez nem szüntette meg az aggodalom okát.
A genom egyfajta zenei partitúraként tekinthető. Ugyanúgy, ahogy a hangjegyek azt mondják, hogy a zenészek egy zenekarban mikor és hogyan kell játszani, a genom megmondja a sejt alkotóelemeit (általában fehérjéket), hogy mit kell tenniük. A partitúra tartalmazhatja a zeneszerző megjegyzéseit is, amelyek jelzik a lehetséges változásokat, túllépéseket, amelyek adott esetben hozzáadhatók vagy kizárhatók. A genom számára az ilyen "megjegyzések" a sejtek sok generáción át tartó életéből származnak folyamatosan változó környezetben.
A DNS genetikai programja egy törékeny könyvhez hasonlít: az oldalak sorrendje megváltozhat, sőt néhányan más sejtek programjába is beköltözhetnek. Ha például egy oldal laminált, akkor kevésbé hajlamos a károsodásra, mert megfordul. Hasonlóképpen, a genetikai program egy erős bevonattal védett elemei jobban képesek behatolni a különféle sejtekbe, majd reprodukálni, amikor a sejt megosztódik.
Ezt követően ez az elem gyorsan terjedő vírussá válik. A következő lépés egy sejt, amely reprodukálja a vírust - haszontalan vagy ártalmas -, hogy kidolgozza a vírus elleni küzdelem módját. Valójában így alakult ki először a CRISPR-Cas folyamat, hogy megvédje a baktériumokat a betörő vírusoktól.
Ez a folyamat lehetővé teszi a megszerzett tulajdonságok örökölhetőségét. Az első fertőzés során a vírusgenom egy kis töredékét - egyfajta aláírást - másolunk a CRISPR genomszigetre (a genom egy további fragmentuma, a szülői genom szövegén kívül). Ennek eredményeként a fertőzés emlékezete nemzedékek óta fennmarad. Amikor egy sejt leszármazottja vírussal fertőzött, a szekvenciát összehasonlítják a vírus genomjával. Ha egy hasonló vírus megfertőzte a sejt szülőjét, az leszármazott felismeri, és speciális mechanizmusok megsemmisítik.
A tudósok számára ez a komplex megfejtési folyamat évtizedekbe telt, nem utolsósorban azért, mert ellentmondásos az evolúció szokásos elméleteinek. De a mai napig a tudósok kitalálták, hogyan kell megismételni a folyamatot, lehetővé téve az emberek számára, hogy a lehető legpontosabban szerkesztsék a specifikus genomokat - gyakorlatilag a géntechnika szent graálját közel 50 év alatt.
Ez azt jelenti, hogy a tudósok a CRISPR-Cas mechanizmust használhatják a genom problémáinak kijavítására - ami megegyezik az írott szöveg gépelési hibáival. Például rák esetén szeretnénk elpusztítani azokat a géneket, amelyek lehetővé teszik a tumorsejtek szaporodását. Arra is érdekelt, hogy beépítsünk géneket olyan sejtekbe, amelyek természetes genetikai átvitel útján még soha nem érkeztek hozzájuk.
Ehhez a célhoz nincs semmi új. De a CRISPR-Cas segítségével sokkal jobban felkészültünk vagyunk ezek elérésére. A korábbi módszerek nyomot hagytak a módosított genomokban, hozzájárulva például az antibiotikum-rezisztencia kialakulásához. Ezzel szemben a CRISPR-Cas által termelt mutáció nem különbözik a spontán módon kialakult mutációtól. Ezért az Egyesült Államok Élelmezési és Gyógyszerügynöksége úgy döntött, hogy ezeket az összetevőket nem szabad genetikailag módosított szervezetekként címkézni.
Promóciós videó:
Ha több gént kellett módosítani, az előző módszerek különösen nehézek voltak, mivel a folyamatot egymást követő módon kellett végrehajtani. A CRISPR-Casnek köszönhetően a genommódosítás egyidejű képessége lehetővé tette olyan gombák és almák létrehozását, amelyek levegővel érintkezve nem oxidálódnak vagy megbarnulnak - ennek eredményeként több gén egyidejű deaktiválása szükséges. Ezek az almák már forgalomban vannak és nem tekinthetők géntechnológiával módosított szervezeteknek.
Egyéb alkalmazások fejlesztés alatt állnak. A genom manipulálására szolgáló úgynevezett géngenerációs eljárás csökkentheti a betegséget hordozó rovarok által okozott károkat. A szúnyogok ivarsejtjeinek célzott módosítása - amely a világon az ember számára a leghalálosabb - a képtelenné teszi őket vírus vagy parazita terjesztésére.
A CRISPR-Cas használatát azonban óvatosan kell megközelíteni. Noha ez a technológia jótékony hatású lehet a sok halálos betegség elleni küzdelemben, komoly és potenciálisan teljesen kiszámíthatatlan kockázatokat hordoz magában. Először is, mivel a genomok szaporodnak és szaporodással terjednek, az egész populáció módosításához csak korlátozott számú egyed módosítására lesz szükség, különösen, ha a szervezet életciklusa rövid.
Ezen túlmenően, tekintettel a szomszédos fajok közötti hibridizáció mindenütt valószínűségére, lehetséges, hogy az egyik szúnyogfaj módosulása fokozatosan és ellenőrizetlenül továbbterjed más fajokra is. Az állati genomok elemzése azt mutatja, hogy ilyen események fordultak elő a múltban, amikor a fajokat olyan genetikai elemek foglalták el, amelyek befolyásolhatják az ökoszisztéma egyensúlyát és a fajok fejlődését (bár lehetetlen megmondani, hogyan). És ha veszélyes a szúnyogpopuláció megváltoztatása, akkor nem ismert, mi történhet, ha gondos elemzés nélkül módosítjuk az emberi sejteket - különösen a csírasejteket.
A CRISPR-Cas technológia készen áll a világ megváltoztatására. A mai fő kihívás az, hogy biztosítsák ezen változások működését.
Antoine Danchin