Stovime ant proveržio slenksčio: pagaliau išdrįso su CRISPR metodu atlikti tikrą eksperimentą ir rezultatai pranoko lūkesčius (Video)

Nors tyrimas – kuriame buvo bandoma pataisyti iš viso šešių embrionų DNR – buvo labai mažas, jo rezultatai rodo, kad CRISPR daug geriau veikia su normaliais embrionais, nei su anksčiau bandytais embrionais, kurie į kūdikius nebūtų galėję išsivystyti.

„Tai padrąsina,” sako Robin Lovell-Badge iš Francis Crick instituto Londone, prisidėjęs prie kelių svarbių pranešimų apie žmogaus genomo redagavimą. Tačiau skaičiai pernelyg maži, kad būtų galima daryti tvirtas išvadas, perspėja jis.

CRISPR genų redagavimo technika yra itin efektyvus genų išjungimo būdas, panaudojant mažas mutacijas, sutrikdančias DNR sekos kodą. CRISPR galima naudoti ir genų taisymui, tačiau tai – daug sudėtingiau.

Lig šiol buvo publikuoti tik tie eksperimentai, kuriuose CRISPR technika naudota su nenormaliais embrionais, atsiradusiais, kai su spermatozoidai apvaisina tą pačią kiaušialąstę. Taip buvo elgiamasi etikos sumetimais, – technika taikoma embrionams, kurie negalėtų iki galo išsivystyti.

Pirmajame žmogaus embrionų genų taisymo eksperimente, pavyko pataisyti mažiau nei 1 iš 10 ląstelių – toks efektyvumas per menkas, kad metodą būtų galima naudoti praktiškai. 2016 metais publikuoto antrojo tyrimo efektyvumas irgi buvo neaukštas. Bet kadangi šių embrionų medžiaga jau buvo itin genetiškai nenormali, šie eksperimentai galėjo nesuteikti tikslaus vaizdo, kaip ši technologija veiktų sveikesniu embrionus.

Naujausią tyrimą atlikusi Kinijos mokslininkų komanda iš Guangzhou medicinos universiteto trečiosios ligoninės pirmuosius eksperimentus atliko su apsigimusiais embrionais ir jų pataisymo efektyvumas buvo labai mažas. Bet bandymai pataisyti mutacijas normaliuose embrionuose iš dirbtinio apvaisinimo procedūras atliekančių žmonių paaukotų nesubrendusių kiaušialąsčių buvo sėkmingesni.

Genetinė liga

Tokios nesubrendusios kiaušialąstės dirbtinio apvaisinimo klinikose dažniausiai utilizuojamos, nes sėkmingo jų apvaisinimo ir vystymosi tikimybė daug mažesnė. Tačiau yra buvę atvejų, kai iš tokių kiaušialąsčių gimė vaikai.

Jianqiao Liu ir jo komanda subrandino paaukotas kiaušialąstes ir apvaisino jas, įšvirkšdami paveldima liga sergančių dviejų vyrų spermos. Tada į šiuos vienaląsčius embrionus – dar prieš pradedant jiems dalintis – jie įšvirkštė ir CRISPR mašineriją.

Pirmasis spermos donoras turėjo mutaciją G1376T gene, koduojančiame G6PD fermentą. Tai yra dažna favizmo priežastis Kinijoje. Favizmas – sutrikimas, kai tam tikrų maisto produktų, tokių, kaip fava pupos, vartojimas gali sukelti raudonųjų kraujo kūnelių irimą.

Dviejuose embrionuose G1376T mutacija buvo ištaisyta. Bet viename embrione buvo ištaisytos ne visos ląstelės. CRISPR kai kuriose iš jų G6PD geną išjungė, o ne pataisė – padarė vadinamąją „mozaika“.

Antrasis spermos donoras turėjo beta 41-42 mutaciją, kuri yra viena iš kraujo ligos beta-talasemijos priežasčių. Keturiuose embrionuose buvo mutacija. Viename CRISPR sukėlė kitą mutaciją, užuot pataisiusi beta41-42. Kitame mutacija buvo sėkmingai pataisyta tik kai kuriose ląstelėse, tad buvo sukurtas dar vienas mozaikinis embrionas. Likusiuose dviejuose embrionuose technika nieko neatliko.

Bendrai, mutacija viename embrione buvo ištaisyta visose ląstelėse, o dviejuose – kai kuriose ląstelėse.

Nors tvirtų išvadų daryti iš bandymo vos su šešiais embrionais negalima, rezultatai nuteikia optimistiškai, nes rodo, kad CRISPR genų taisymas efektyvesnis normaliose ląstelėse. „Šis straipsnis atrodo daug perspektyviau už ankstesnius,” sako Fredrik Lanner iš Švedijos Karolinska instituto, kurios komanda pradėjo naudoti CRISPR genų išjungimui ir taip studijuoti embrionų vystymuisi.

Išvengti mozaikos

Kelios kitos grupės pradėjo normalių žmogaus embrionų genomų redagavimą arba planuoja netrukus pradėti. Sklando gandai, kad dar trys ar keturi CRISPR naudojimo žmonių embrionams tyrimai baigti, tačiau dar nepublikuoti. Neaišku, kodėl taip yra, tačiau šios srities kontroversiškumas galėjo lemti atsargų tyrėjų ir žurnalų požiūrį.

Tačiau kol kas rezultatai rodo, kad technologija toli gražu dar negali būti naudojama saugiam embrionų genomo redagavimui.

Kad paveldimas ligas perduodančių genų mutacijų redagavimas būtų saugesnis, tyrėjams teks rasti būdą užkirsti kelią mozaikizmui. Redaguoti embrionai prieš perkeliant juos į moterį visada būtų testuojami, bet jeigu jie yra mozaikiniai, tokie testai negali užtikrinti, kad gims sveikas kūdikis.

„Tai reikia išspręsti prieš pradedant klinikinį susirgimų taisymą,” pažymi Lovell-Badge. Pažanga jau regima: mažiausiai dvi komandos jau rado mozaikizmo rizikos sumažinimo būdus gyvūnams.

Mozaikizmo taip pat būtų galima išvengti, redaguojant spermatozoidų ir kiaušialąsčių genomus prieš dirbtinį apvaisinimą, o ne embrionų. Tikimasi, tai taps įmanoma jau po kelių metų.

Be to, yra kelios ligos, kur mozaikizmas gali būti nesvarbus, pažymi Lovell-Badge, tarkime, metaboliniai kepenų susirgimai, kur pakanka vos 20 procentų funkcionalumo, kad žmogus būtų sveikas.

Kaip bebūtų, naujame JAV nacionalinės mokslų akademijos pranešime apie genų redagavimą, daroma išvada, kad turėtų būti leidžiamas tik tam tikras sąlygas atitinkančių embrionų genų redagavimas, o pirmoji – „protingų alternatyvų nebuvimas”.

Tačiau beveik visų paveldimų ligų jau dabar galima išvengti, – tikrinant dirbtinai apvaisintus embrionus ir implantuojant tik nepernešančius susirgimo. Yra nedaug atvejų, kai šis metodas – vadinamasis preimplantacinis genetinis diagnozavimas – neveikia, nes nėra nė vieno sveiko poros embriono.

Žurnalo nuoroda: Molecular Genetics and Genomics, DOI: 10.1007/s00438-017-1299-z

Michael Le Page
newscientist.com