Žmogaus embriono genų redagavimas gali turėti nenumatytų padarinių žmogaus sveikatai ir visai visuomenei. Todėl, kai kinų mokslininkas pasinaudojo šiuo metodu bandydamas padaryti vaikus atsparesnius ŽIV, daugelis greitai pasmerkė žingsnį kaip per ankstyvą ir neatsakingą. Gamta paklausė tyrėjų, kas neleidžia šią procedūrą laikyti priimtinu klinikiniu metodu.
Mėginimai padaryti paveldimus pokyčius žmogaus genome buvo prieštaringi. Štai ką turite padaryti, kad ši technika būtų saugi ir priimtina.
- „Salik.biz“
Šeši mėnesiai po vestuvių Jeffas Carrollas ir jo žmona nusprendė neturėti vaikų. Carrollas, 25 metų buvęs JAV armijos kapralas, ką tik sužinojo, kad jis turi mutaciją, sukeliančią Huntingtono chorėją, genetinį sutrikimą, kuris kenkia smegenims ir nervų sistemai ir neabejotinai sukelia priešlaikinę mirtį. Maždaug prieš ketverius metus motinai buvo diagnozuota liga, o dabar jis sužinojo, kad ir jis beveik neabejotinai susirgs.
Susidūrusi su 50% tikimybe perduoti tą patį niūrų likimą savo vaikams, pora nusprendė, kad vaikai nebepriklauso. „Mes ką tik uždarėme temą“, - sako Carroll.
Dar būdamas armijoje, jis pradėjo studijuoti biologiją tikėdamasis geriau suprasti savo ligą. Jis sužinojo, kad yra tokia procedūra kaip genetinė diagnozė prieš implantaciją arba PGD. Carrollas ir jo žmona praktiškai galėtų atmesti mutacijų perdavimo galimybę apvaisinimo in vitro (IVF) ir embriono diagnostikos pagalba. Jie nusprendė išbandyti savo laimę ir 2006 m. Susilaukė dvynukų be Huntingtono mutacijos.
Carrollas dabar yra Vakarų Vašingtono universiteto Bellinghame universiteto tyrėjas, kur jis taiko kitą metodą, galintį padėti poroms, atsidūrusiems sunkesnėje situacijoje: CRISPR genomo redagavimą. Jis jau panaudojo šį galingą įrankį, norėdamas pakeisti geno, atsakingo už Huntingtono ligą, raišką pelių ląstelėse. Kadangi Huntingtono korėją sukelia tik vienas genas, o jos pasekmės yra tokios niokojančios, būtent ši liga dažnai cituojama kaip situacijos, kai žmogaus embrione genų redagavimas - procedūra, galinti sukelti ateities kartų paveldimus pokyčius, todėl yra prieštaringa, pavyzdys - tikrai gali būti. pateisinamas. Tačiau galimybė CRISPR pakeisti šį geną žmogaus embrionuose vis dar kelia nerimą Carroll. „Tai yra didžiulis etapas, - sako jis. - Aš suprantu,kad žmonės nori kuo greičiau tai perduoti, įskaitant mane. Tačiau šiuo klausimu reikia atsisakyti visų užmojų “. Procedūra gali turėti nenumatytų padarinių žmonių sveikatai ir visai visuomenei. Jis sakė, kad prireiks dešimtmečių tyrimų, kol technologija bus saugi.
Visuomenės nuomonė apie genų redagavimą siekiant užkirsti kelią ligai paprastai yra teigiama. Tačiau Carroll santūrumu dalijasi daugelis mokslininkų. Kai praėjusiais metais pasklido žinia, kad kinų biofizikas naudoja genomo redagavimą, kad vaikai būtų atsparesni ŽIV, daugelis mokslininkų greitai pasmerkė šį žingsnį kaip per ankstyvą ir neatsakingą.
Nuo to laiko keli tyrinėtojai ir mokslo draugijos ragino paskelbti moratoriumą paveldimo žmogaus genomo redagavimui. Tačiau toks moratoriumas kelia svarbų klausimą, sako embriologas Tony Perry iš Batho universiteto, JK. „Kada jį galima pašalinti?“- sako jis. - Kokias sąlygas reikia įvykdyti tam?
Reklaminis vaizdo įrašas:
Gamta paklausė tyrėjų ir kitų suinteresuotųjų šalių, kas neleidžia genetiniam genų redagavimui laikyti priimtinu klinikiniu metodu. Tikriausiai kai kurias mokslines problemas galima išspręsti, tačiau gali reikėti pakeisti klinikinių tyrimų praktiką ir rasti platesnį sutarimą dėl metodo, kurį reikia sertifikuoti, technologijos.
Ankstesnis tikslas: kiek galite padaryti „klaidų“?
Genomo redagavimas yra techniškai sudėtingas, tačiau tai, kas labiausiai patraukė dėmesį, yra nepageidaujamų genetinių pokyčių galimybė, sako Martinas Pera, kamieninių ląstelių tyrėjas Jacksono „Bar Harbor“mieste Meino laboratorijoje. Vis dėlto, priduria jis, greičiausiai lengviausia išspręsti šią problemą.
Populiariausias genų redagavimo būdas yra sistema CRISPR-Cas9. Pats mechanizmas pasiskolintas iš kai kurių bakterijų, kurios jį naudoja gynybai nuo virusų, pjaustydamos DNR su Cas9 fermentu. Mokslininkas gali panaudoti RNR gabalą, kad nukreiptų Cas9 į tam tikrą genomo sritį. Tačiau, kaip paaiškėja, Cas9 ir panašūs fermentai DNR supjausto kitose vietose, ypač kai genome yra DNR sekos, panašios į norimą taikinį. Šie „šoniniai“pjūviai gali sukelti sveikatos problemų, pavyzdžiui, pakeitus geną, kuris slopina naviko augimą, gali išsivystyti vėžys.
Tyrėjai bandė sukurti fermento „Cas9“alternatyvas, kurios gali būti mažiau linkusios į klaidas. Jie taip pat sukūrė „Cas9“versijas, kurios suteikia mažesnį klaidų lygį.
Klaidų dažnis skiriasi priklausomai nuo to, kurioje genomo srityje fermentas yra nukreiptas. Daugelis genų redagavimo fermentų buvo tiriami tik su pelėmis ar žmogaus ląstelėmis, išaugintomis kultūroje, o ne su žmogaus embrionais. Pelių ir žmogaus ląstelėse, taip pat subrendusiose ir embrioninėse ląstelėse klaidų lygis gali būti skirtingas.
Klaidų skaičius neturi būti lygus nuliui. Nedidelis kiekis DNR pokyčių vyksta natūraliai kiekvieną kartą, kai ląstelė dalijasi. Kai kurie sako, kad tam tikri fono pokyčiai gali būti priimtini, ypač jei metodas naudojamas siekiant užkirsti kelią sunkiai ligai ar ją gydyti.
Kai kurie tyrinėtojai mano, kad CRISPR klaidų lygis jau yra pakankamai žemas, sako Perry. „Bet - ir aš manau, kad tai yra gana didelis„ bet “- mes dar nesuvokėme žmogaus kiaušinių ir embrionų redagavimo specifikos“, - sakė jis.
Tikslinė, bet ne tokia: kiek tikslus turėtų būti genomo redagavimas?
Didesnė problema nei šalutinis poveikis gali būti tiksliniai, bet nepageidaujami DNR pokyčiai. Po to, kai Cas9 ar panašus fermentas išpjauna DNR, ląstelė paliekama žaizdos užgydymui. Tačiau ląstelių atstatymo procesai yra nenuspėjami.
Viena iš DNR taisymo ar taisymo formų yra nehomologinis galutinis prijungimas, kuris pašalina kai kurias DNR raides perpjovus - procesas, kuris gali būti naudingas, jei redagavimo tikslas yra išjungti mutanto geno ekspresiją.
Kita taisymo forma, vadinama homologiniu taisymu, leidžia tyrėjams perrašyti DNR seką pateikiant mėginį, kuris nukopijuojamas pjūvio vietoje. Jis gali būti naudojamas taisyti tokią būklę kaip cistinė fibrozė, kurią dažniausiai sukelia CFTR geno delecija (chromosomos dalies praradimas).
Abu procesus sunku kontroliuoti. Delecijos, atsirandančios dėl nehomologinio galo sujungimo, gali būti skirtingo dydžio, sudarydamos skirtingas DNR sekas. Homologinis taisymas leidžia geriau kontroliuoti redagavimo procesą, tačiau daugelyje ląstelių tipų tai vyksta daug rečiau nei ištrynimai. Tyrimai su pelėmis gali padaryti CRISPR genomo redagavimą tikslesnį ir efektyvesnį nei dabar, sako Andy Greenfield, genetikas JK Medicinos tyrimų tarybos Harwello institute netoli Oksfordo. Pelės užaugina didelius palikuonis, todėl tyrėjai turi daugybę bandymų sėkmingai redaguoti ir atsikratyti visų klaidų. To paties negalima pasakyti apie žmogaus embrionus.
Kol kas nėra aišku, kaip veiksmingas tikslinis homologinis taisymas bus žmonėms ar net kaip tiksliai tai veiks. 2017 m. Viena mokslininkų grupė panaudojo CRISPR-Cas9 žmogaus embrionuose, kad ištaisytų genų variantus, susijusius su širdies nepakankamumu. Embrionai nebuvo implantuoti, tačiau rezultatai parodė, kad modifikuotos ląstelės buvo naudojamos kaip šablonas DNR atstatymui su motinos genomu, o ne kaip tyrėjų pateiktas DNR šablonas. Tai gali pasirodyti patikimesnis būdas redaguoti žmogaus embrionų DNR. Bet nuo to laiko kiti tyrinėtojai pranešė negalintys atkartoti šių rezultatų. „Mes dar iki galo nesuprantame, kaip embrionai atstato DNR“, - sako Jennifer Doudna, molekulinė biologė iš Kalifornijos universiteto, Berkeley.„Turime daug nuveikti su kitų rūšių embrionais, kad suprastume bent pagrindinius dalykus.“
Tyrėjai kuria būdus, kaip išspręsti su DNR taisymu susijusias problemas. Dviejuose birželio mėn. Paskelbtuose dokumentuose aptariama CRISPR sistema, kuri gali įterpti DNR į genomą nepažeisdama abiejų sruogų ir taip apeiti priklausomybę nuo DNR atstatymo mechanizmų. Jei sistemos sėkmingai atliks papildomus bandymus, jos gali leisti tyrėjams geriau kontroliuoti redagavimo procesą.
Kitas būdas yra naudoti metodą, vadinamą pagrindiniu redagavimu. Pagrindiniuose redaktoriuose yra neįgalus Cas9 kartu su fermentu, kuris gali paversti vieną DNR raidę kita. Neįgalusis „Cas9“nukreipia bazinį redaktorių į genomo skyrių, kur jis chemiškai modifikuoja DNR tiesiogiai jo neišpjaustydamas. Balandį paskelbti tyrimai parodė, kad kai kurie iš šių pagrindinių redaktorių taip pat gali padaryti netyčinių pakeitimų, tačiau toliau siekiama gerinti jų tikslumą.
„Pagrindinis redagavimas šiuo metu neatitinka mūsų kriterijų“, - sako Matthew Porteus, vaikų hematologas iš Stanfordo universiteto Kalifornijoje. "Bet jūs galite įsivaizduoti, kad laikui bėgant viskas pagerės".
Perskaitykite tęsinį čia.
Heidi Ledford