Paskelbti trys moksliniai straipsniai, kuriuose autoriai praneša apie didelio masto chromosomų genetinės medžiagos iškritimus ir DNR pertvarkymus. Straipsnyje teigiama, kad mokslininkų išvados sustiprina susirūpinimą dėl genomo redagavimo technologijų saugumo.
Atlikdami daugybę eksperimentų, kuriuose žmogaus embrionų modifikavimas buvo atliktas naudojant genų redagavimo įrankį CRISPR-Cas9, mokslininkai nustatė, kad ši technologija gali atlikti reikšmingus ir nepageidaujamus genomo pokyčius tikslinėje genomo vietoje arba šalia jos.
- „Salik.biz“
Tyrimo rezultatai šį mėnesį buvo paskelbti „bioRxiv“priešspausdinimo serveryje, tačiau dar nebuvo recenzuoti. Tačiau paskelbti straipsniai gerai parodo, kad kai kurie mokslininkai mano, kad yra nepakankamai įvertinta genomo redagavimo CRISPR-Cas9 rizika. Ankstesni eksperimentai parodė, kad šis redagavimo įrankis gali sukelti šoninių genų mutacijas dideliu atstumu nuo tikslinės DNR vietos, tačiau naujausi tyrimai atskleidė pokyčius, vykstančius šalia šios vietos esančių sričių ir kurių standartiniais metodais gali nepastebėti.
„Mums svarbesnis tikslus poveikis. Vėliau juos pašalinti yra daug sunkiau “, - sako Gaétan Burgio, genetikas iš Australijos nacionalinio universiteto Kanberoje.
Rūpesčiai dėl saugos greičiausiai yra pagrindinė vykstančių diskusijų tema, ar mokslininkai gali naudoti žmogaus embrionų redagavimo technologijas genetinėms ligoms išvengti. Požiūris į šią technologiją kelia daug klausimų, nes ji sukuria negrįžtamus genomo pokyčius, kurie vėliau bus perduodami palikuonims iš kartos į kartą. "Jei žmogaus embrionų redagavimo reprodukcijai arba vadinamosios gemalo linijos redagavimo technologiją galima palyginti su pirmuoju įgulos skrydžiu į kosmosą, tada mokslininkų gautus naujus duomenis galima palyginti su raketos sprogimu ant paleidimo padėklo prieš pat kilimą", - sako Fiodoras Urnovas iš. Kalifornijos universitetas, Berkeley,kuris studijuoja genomo redagavimą (Fiodoras Urnovas nedalyvavo nė viename iš aukščiau paminėtų tyrimų).
Nepageidaujamas poveikis
Pirmuosius eksperimentus, kuriuose CRISPR panaudojo žmogaus embrionų redagavimui, mokslininkai atliko dar 2015 m. Nuo to laiko kelios mokslinės grupės visame pasaulyje pradėjo studijuoti šią technologiją tiksliam genų redagavimui. Tačiau tokie tyrimai vis dar yra reti ir dažniausiai labai reguliuojami.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pasak Newcastle'io universiteto, JK reprodukcijos biologės Mary Herbert, neseniai atliktame tyrime pabrėžiama: Mokslininkai mažai žino apie tai, kaip žmogaus embrionai pataiso DNR, naudodami genomo redagavimo įrankius. (tai yra pagrindinis žingsnis redaguojant su CRISPR-Cas9). „Prieš pradėdami jame naudoti DNR pjaustymo fermentus, turime gerai suprasti, kas ten vyksta“, - priduria Mary Herbert.
Pirmąjį spaudinį birželio 5 d. Internete paskelbė Pranciškaus Kriko instituto Londone vystymosi biologė Kathy Niakan ir jos kolegos. Savo tyrime tyrėjai panaudojo CRISPR-Cas9, kad sukurtų POU5F1 geno mutacijas, kurios daro didelę įtaką embriono vystymuisi. Iš 18 redaguotų embrionų apie 22% sudarė nepageidaujami pokyčiai, paveikiantys didelius DNR regionus, esančius greta POU5F1 geno. Visų pirma, buvo pastebėtas DNR sričių pertvarkymas ir dideli kelių tūkstančių DNR nukleotidų išbraukimai - ir tai yra daugiau nei paprastai manoma tarp mokslininkų, kurie naudojasi šiuo metodu.
Kita tyrėjų grupė, vadovaujama kamieninių ląstelių biologo Dieterio Egli iš Kolumbijos universiteto Niujorke, tyrė spermos gaminamus embrionus, sukeliančius EYS geno mutaciją (ši mutacija sukelia aklumą). Mokslininkai bandė ištaisyti šią mutaciją naudodami CRISPR-Cas9, tačiau maždaug pusė visų tirtų embrionų prarado didelius savo chromosomos (o kai kuriais atvejais ir visos chromosomos) segmentus, kuriuose yra EYS genas.
Galiausiai trečioji mokslininkų grupė, vadovaujama reprodukcijos biologo Shoukhrato Mitalipovo iš Oregono sveikatos ir mokslo universiteto Portlande, ištyrė embrionus, gautus naudojant spermą, turinčią mutaciją, sukeliančią širdies ligas. Panašu, kad šios komandos mokslininkai įsitikino, kad genomo redagavimas paveikia didelius chromosomos regionus, kuriuose yra modifikuotas genas.
Atlikdami visus savo tyrimus, mokslininkai embrionus naudojo tik mokslo tikslais, o ne pastoti. Pagrindiniai šių trijų mokslinių tyrimų, kurių rezultatai atsispindi prieduose, autoriai atsisakė išsamiai aptarti savo darbą su žurnalo „Nature“naujienų kabinetu, kol jų straipsniai nebus paskelbti recenzuojamuose žurnaluose.
Nenuspėjama reputacija
Visi užregistruoti pokyčiai atsiranda atlikus DNR taisymą, kuris atliekamas naudojant genomo redagavimo įrankius. „CRISPR-Cas9“naudoja nedidelę RNR grandinę, kad nukreiptų „Cas9“fermentą į vietą su panašia seka. Tada fermentas išpjauna abi DNR grandines šioje vietoje, o ląstelių atstatymo sistemos užpildo šią spragą.
Redagavimas vyksta tiesiog taisymo metu: dažniausiai ląstelė sandariai uždaro šį tarpą mechanizmu, galinčiu įterpti ar pašalinti nedidelį kiekį DNR nukleotidų; tačiau šis mechanizmas veikia su klaidomis. Jei mokslininkai įterpia DNR šabloną, ląstelė kartais gali panaudoti tą seką, kad atitaisytų pertrauką, ir rezultatas būtų teisingas. Tačiau supjaustyta DNR taip pat gali suskaidyti arba prarasti didelius chromosomos gabaliukus.
Ankstesnis darbas naudojant CRISPR technologiją pelių embrionuose ir kitose žmogaus ląstelėse parodė, kad chromosomų redagavimas gali sukelti reikšmingą nepageidaujamą poveikį. Tačiau, pasak Urnovo, mokslininkams buvo svarbu parodyti savo požiūrį į žmogaus embrionus, nes skirtingos ląstelės gali skirtingai reaguoti į genomo redagavimą.
Šis DNR sričių pertvarkymas galėjo būti nepastebėtas atliekant daugelį eksperimentų, kuriuose mokslininkai paprastai bando rasti nepageidaujamo redagavimo pavyzdžių, tarkime, vieno DNR nukleotido pasikeitimą arba mažų nukleotidų fragmentų įterpimą ar pašalinimą. Tačiau naujausiuose eksperimentuose buvo tiriami būtent dideli delecijos ir chromosomų pertvarkymai šalia tikslinės vietos. „Ir mokslo bendruomenė į gautus rezultatus žiūrės dar rimčiau nei anksčiau“, - sako Urnovas. "Šie rezultatai visai nėra atsitiktiniai."
Genetiniai pokyčiai
Tyrėjų komandos, atlikusios tris aukščiau aprašytus tyrimus, skirtingai paaiškino mechanizmą, kuriuo grindžiami DNR pertvarkymai. Pavyzdžiui, „Egli“ir „Nyakana“tyrimų komandos mano, kad dauguma pokyčių, pastebėtų embrionuose, atsiranda dėl didelių DNR regionų ištrynimų ir pertvarkymų. Tačiau Mitalipovo grupė pareiškė, kad iki 40% aptiktų pokyčių atsirado dėl vadinamojo genų virsmo, kurio metu dėl DNR taisymo procesų seka nukopijuojama iš vienos chromosomos poroje, kad būtų pataisyta kita.
Mitalipovas ir jo kolegos pranešė apie panašius rezultatus dar 2017 m., Tačiau kai kurie mokslininkai skeptiškai vertino tai, kad genų konversija yra įprasta embrionuose. Mokslininkai pastebėjo tai: pirma, vykstant genų konversijai, motinos ir tėvo chromosomos nėra išdėstytos viena šalia kitos, ir, antra, tyrimų grupės atliktos analizės, skirtos nustatyti genų konversiją, galėtų atskleisti kitus chromosomų pokyčius, įskaitant trynimus.
Egli ir jo kolegos savo parengtame spaudinyje norėjo tiesiogiai eksperimentiškai patikrinti genų konversijos buvimą, tačiau negalėjo to aptikti. Burjo pažymi, kad Mitalipovo įžangoje aprašyti eksperimentai yra panašūs į tuos, kuriuos 2017 metais atliko jo tyrimų komanda. Anot Jin-Soo Kim, Seulo nacionalinio universiteto genetiko ir „Mitalipov preprint“bendraautorio, DNR pertraukas skirtingose chromosomos dalyse galima ištaisyti kitu būdu - tai, jo manymu, vienas iš galimų problemos sprendimo būdų. …