CRISPR – tehnica de editare genetică, folosită pentru blocarea replicării coronavirusului în celule. Specialist: Ar putea elimina toate bolile sau ne va omorî pe ultimii dintre noi

Cercetătorii au reuşit să prevină replicarea coronavirusului în celulele umane, în laborator, folosind tehnica de editare genetică Crispr, conform unui studiu publicat marţi, care ar putea deschide calea către noi tratamente contra COVID-19, informează AFP. Dr. Greg Licholai, antreprenor în biotehnologie și lector la Yale SOM, a explicat, într-un interviu pentru Yale Insight potențialul, dar și pericolele tehnologiei CRISPR. 

O echipă de oameni de ştiinţă din Australia a utilizat o enzimă care se leagă de ARN-ul virusului şi degradează zona genomului de care acesta are nevoie pentru a se replica în interiorul celulelor, împiedicându-l astfel să se înmulţească şi să infecteze alte celule, transmite Agerpres.

În urma acestor rezultate in vitro, publicate în jurnalul ştiinţific Nature Communications, cercetătorii speră să înceapă în curând studiile pe animale.

Tehnologia „foarfecelor moleculare” Crispr a revoluţionat manipularea genomului prin precizia şi uşurinţa cu care poate fi utilizată, comparativ cu instrumentele anterioare. Ea permite tăierea panglicii ADN sau ARN într-o anumită zonă şi modificarea codului genetic din interiorul celulei.

Aplicarea sa a demonstrat rezultate promiţătoare în eliminarea mutaţiilor genetice ce conduc la dezvoltarea cancerelor la copii şi sunt în curs studii clinice pentru tratamentul altor tipuri de cancer şi a bolilor genetice rare, printre care anemia falciformă, beta talasemia şi o afecţiune ce provoacă orbire.

În cadrul studiului publicat marţi, cercetătorii au adaptat acest instrument pentru a recunoaşte SARS-CoV-2, virusul responsabil pentru COVID-19, a declarat, Sharon Lewin, de la Institutul Peter Doherty pentru Infecţii şi Imunitate din orașul Melbourne.

„Odată ce virusul este recunoscut, enzima Crispr este activată şi taie virusul în bucăţi”, a continuat ea.

De asemenea, tehnica s-a dovedit eficientă pentru stoparea replicării virale în eşantioane de virus ce aparţineau variantei Alpha, care a apărut în Anglia la sfârşitul anului 2020.

Mai multe vaccinuri eficiente împotriva COVID-19 sunt deja pe piaţă, însă sunt disponibile puţine tratamente, iar acestea au o eficienţă parţială.

„Avem în continuare nevoie de un tratament mai bun pentru persoanele spitalizate din cauza COVID-19. Posibilităţile actuale, precum tratamentele medicamentoase disponibile, sunt limitate şi, în cel mai bun caz, reduc riscul de deces cu doar 30%”, a subliniat Sharon Lewin.

Vor mai trece, însă, „ani, nu luni” până când tehnica Crispr se va traduce în tratamente pe scară largă, a atras atenţia directoarea Institutului Doherty.

Tehnologia „foarfecelor moleculare” ar putea fi însă utilă în lupta împotriva COVID-19, speră ea, ajutând „într-o zi” la dezvoltarea „unui medicament antiviral oral, accesibil şi netoxic”.

Această cercetare deschide, de asemenea, calea către tratamentul altor boli virale, „inclusiv gripa, Ebola şi, posibil, HIV”, a precizat Mohamed Fareh, cercetător la institutul australian de cercetare în oncologie Peter MacCallum Cancer Centre și coautor al studiului.

Ce este CRISPR și în ce este diferit de metodele care au fost folosite pentru manipularea geneticii înainte?

Dr. Greg Licholai, antreprenor în biotehnologie și lector la Yale SOM, a explicat, într-un interviu pentru Yale Insight potențialul, dar și pericolele tehnologiei CRISPR. „Se pare că editarea genelor va elimina toate bolile… Sau ne va omorî pe ultimii dintre noi”, a sintetizat dr. Licholai potențialul, dar și pericolele acestei tehnici.

CRISPR este această tehnologie fascinantă și puternică. Are un nume foarte ciudat. Se numește Repetări scurte palindromice scurte, intercalate în mod regulat (Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats – CRISPR). Acum ce înseamnă asta? Numele se referă de fapt la modul în care interacționează cu ADN-ul. Este un mod de a manipula ADN-ul, de a edita ADN-ul, într-un mod mult mai puternic decât metodele anterioare, mult mai simplu, mult mai ieftin. Iar partea importantă este că este extrem de precisă”, explică dr. Licholai.

Deci, după cum probabil știți, cartea vieții noastre este făcută din ADN. ADN-ul în sine este de multe milioane de perechi de baze, ceea ce este ca un limbaj. Și în această limbă, există anumite regiuni care codifică genele, iar acele gene sunt incredibil de importante, deoarece acele gene continuă să alcătuiască totul despre noi. Există 40.000 de proteine ​​care devin rezultate ale acestor gene și acestea sunt implicate în sănătatea noastră, în bunăstarea noastră și orice defect al acestor gene devine problematic și provoacă boli. 

Ceea ce s-a încercat anterior cu editarea genelor a fost manipularea informațiilor genetice în blocuri, practic în bucăți mari. Este ca și cum ai încerca să editezi o carte prin faptul că poți să smulgi o pagină la un moment dat și să transferi o pagină la un moment dat, fără să poți controla cu adevărat cuvintele reale. Puterea acestei tehnologii (CRISPR – n.r.): se reduce literalmente la literele individuale. Deci, precizia este mult mai bună decât orice s-a întâmplat înainte. Entuziasmul din comunitatea științifică este în măsură să intre și să facă foarte precis modificări în ADN-ul genelor reale pe care le puteți opri de fapt genele rele sau puteți repara genele care au mutații în ele în cazul în care codul este scris incorect.

Au existat tehnologii anterioare de editare a genelor, cum ar fi editarea genelor virale, înlocuirea genelor, și acestea s-au dezvoltat de-a lungul mai multor decenii. Unul dintre cele mai fascinante lucruri despre CRISPR este cât de repede se dezvoltă totul, așa că în mai puțin de 10 ani de când au fost scrise descrierile inițiale și lucrările inițiale, această tehnologie tocmai a explodat. Au trecut mai puțin de cinci ani de când au fost scrise brevetele inițiale și, de atunci, au apărut cel puțin o jumătate de duzină de companii, toate  încercând să continue cu utilizarea CRISPR pentru diverse aplicații.

Care sunt unele dintre aplicații, într-un viitor oarecum rezonabil, previzibil?

Există trei aplicații principale pentru CRISPR. Una este manipularea genelor pentru a le activa sau dezactiva în interiorul oamenilor. Un altul este de a crea medicamente care pot fi perfuzate sau, în unele cazuri, auto-terapie – scoaterea sângelui și a anumitor celule dintr-un corp, manipularea lor cu CRISPR și apoi punerea lor înapoi. Al treilea, care uneori este trecut cu vederea, este de fapt în agricultură. Atât cultivarea cu animale, cât și cultivarea cu culturi. Și, de fapt, aplicarea CRISPR pe alimente a fost deja realizată. Există companii care au folosit deja CRISPR pentru a crea alimente îmbunătățite pentru a rezista bacteriilor sau virușilor. Pentru a crea alimente cu un gust mai bun. Și asta se face deja.

În mod similar, aplicarea CRISPR la animale a fost deja realizată. De fapt, ei îi numesc șoareci CRISPR și sunt deja folosiți în comunitatea de cercetare. Capacitatea de a-l aplica animalelor mai mari, cum ar fi animalele de hrană, se află în viitorul foarte apropiat.

În ceea ce privește sănătatea umană, putem împărți acest lucru în două categorii diferite. Una este scoaterea celulelor din corp, manipularea lor în laborator – fie eliminarea unei gene defecte, fie adăugarea și îmbunătățirea capacității de a face ceva prin activarea unei gene sau fixarea unei gene – și apoi punerea acelor celule înapoi în corp. Aceasta este o categorie. Cealaltă categorie ar fi de fapt injectarea în corp a ceva care poate edita genele oamenilor, astfel încât în ​​propriile țesuturi aceste gene pot fi fie activate, fie dezactivate. Și toate acestea au unele complicații și riscuri destul de profunde.

Puteți da un exemplu de boală care ar putea fi tratată?

Există peste 7.000 de boli monogenetice pe care le putem urmări la o singură genă care are un defect. Adesea aceste gene au mutații multiple. Dar cel puțin o singură genă a fost identificată. Cea mai promițătoare aplicație a CRISPR ar fi modificarea acelor boli monogenetice. Și acele boli monogenetice se încadrează în general în două categorii, numite în mod curios câștigul toxic al funcției și pierderea toxică a funcției. 

Pierderea toxică a funcției este cam intuitivă. Asta înseamnă că gena are un defect în ea; persoana pierde funcția acelei proteine ​​și aceasta cauzează boala. Deci, un exemplu bine cunoscut, bine studiat, ar fi anemia falciformă. O singură mutație de pereche de baze provoacă de fapt o schimbare a structurii hemoglobinei, care creează apoi această formă unică de celule secera pentru celulele roșii din sânge. 

Un exemplu de câștig toxic al funcției este boala numită transtiretină (proteina transtiretină este codificată de gena TTR situată în cromozomul 18 – n.r.), în care o mutație provoacă aglomerarea diferitelor proteine. Și asta duce la o boală numită amiloidoză, în care aceste proteine – care în mod normal nu se lipesc între ele – din cauza mutației, devin foarte lipicioase. Ele formează agregate, iar aceste agregate se pot acumula în diferite celule din corp. Uneori creierul, alteori inima. 

CRISPR ar putea fi util în oricare dintre acestea și, de fapt, există companii care analizează aceste boli, precum și o serie de altele. Alte boli monogenetice ar fi fibroza chistică, beta talasemia, boala de stocare a glicogenului, boala Behçet, boala Fabry. Unele dintre acestea sunt destul de rare, cum ar fi boala Fabry, dar unele sunt mai frecvente, cum ar fi fibroza chistică, care este cea mai frecventă boală genetică la caucazieni.

Deci, bolile genetice sunt o categorie. O altă categorie este oncologia. Se știe acum de câțiva ani că propriul nostru sistem imunitar are capacitatea de a combate celulele canceroase și de a dizolva în esență micro-tumorile. Dar cancerul este o entitate inteligentă – eludează sistemul imunitar intern al corpului. Deci, ceea ce înseamnă asta este că cancerul devine invizibil pentru celulele noastre imune și că invizibilitatea se datorează anumitor proteine ​​care sunt create ca puncte de control pentru a interfera cu sistemul imunitar care ne atacă. Cancerele, în esență, imită propriile noastre celule profitând de aceste puncte de control. 

Deci, una dintre aplicațiile CRISPR ar fi eliminarea celulelor imune din corp, aplicarea tehnologiei CRISPR și apoi oprirea acestor puncte de control și punerea acelor celule imune în corp cu speranța că atunci acele celule imune vor elimina tumora.

Care sunt riscurile acestui lucru? Sunt riscurile pentru pacient? Sau pentru noi toți?

Unul dintre cele mai mari riscuri ale CRISPR este ceea ce se numește impulsul genetic sau pulsiunea genetică. Ceea ce înseamnă asta este că, deoarece manipulați de fapt genele și aceste gene sunt încorporate în genom, în enciclopedie, practic, care se află în celule, potențialele gene pot fi apoi transferate către alte organisme. Și odată ce sunt transferați către alte organisme, odată ce devin parte a ciclului, atunci acele gene se află în mediu. 

Aceasta este probabil cea mai mare frică de CRISPR. Oamenii care manipulează codul genetic și aceste manipulări sunt transmise din generație în generație. Credem că știm ce facem, credem că măsurăm exact ce modificări facem genelor, dar există întotdeauna posibilitatea că fie ne lipsește ceva, fie tehnologia noastră nu poate prelua alte modificări care nu au fost dirijate de noi. Iar teama este că aceste schimbări duc la rezistența la antibiotice sau la alte mutații care intră în populație și ar fi foarte greu de controlat. Practic, creăm boli incurabile sau alte mutații potențiale, asupra cărora nu am avea cu adevărat control. 

Există consens cu privire la modul de procedare?

Au existat discuții în comunitatea științifică din Statele Unite și la nivel mondial despre cum să procedăm cu CRISPR. Și, în special, unii oameni de știință foarte bine poziționați, în Statele Unite, de exemplu, fostul director al Institutului Național de Sănătate, au cerut un moratoriu etic auto-impus asupra CRISPR până când se știu mai multe. Nu pentru toate tipurile de cercetare CRISPR, ci pentru anumite tipuri de cercetare CRISPR. În special asupra acestor mutații germinale care ar putea fi transmise de-a lungul generațiilor. Unii dintre inventatorii deținători de brevete de tehnologii CRISPR, care sunt acum inventatorii diferitelor companii din biotehnologie, și-au impus propriile moratorii asupra lucrului în linii germinale, până când se vor înțelege mai bine mecanismele.

În Statele Unite, au existat unele reglementări împotriva progresului în zone care nu sunt înțelese în siguranță. Acest lucru nu există însă în alte părți ale lumii, în special în China. Așadar, au existat mai multe exemple în care China a trecut înaintea a ceea ce se întâmplă în Europa sau Statele Unite, dar îngrijorarea apare din cauza faptului că nu există tipul de garanții etice și de reglementare care există în alte țări”.

Ați menționat că există, cel puțin în SUA, un moratoriu asupra mutațiilor liniei germinale. Tipurile de tratamente despre care ați vorbit anterior, necesită modificarea liniei germinale sau pot fi făcute în limitele acelui moratoriu?

Nu, tratamentul majorității acestor boli, boli monogenetice – lucruri cum ar fi fibroza chistică, celule seceră – beta talasemie – acestea nu sunt mutații ale liniei germinale. Deci, teoretic, ar fi sigur să putem trata acei pacienți fără grija teoretică de a afecta liniile germinale și de a afecta unitatea genică. Același lucru cu oncologia. Teoretic, doar scoți celulele (din organism și le modifici – n.r.). Tratezi doar celulele imune și nu se vor replica. Pe de altă parte, de îndată ce oamenii încep să vorbească despre celulele stem și apoi să manipuleze celulele stem și apoi să le reutilizeze, atunci aceste celule stem pot afecta alte celule care se reproduc. Riscul este scăzut, dar există cu siguranță un risc acolo.

”Unul dintre celelalte locuri la care se lucrează activ este, din nou, la animale. Ideea ar fi să introducem mutații în, să zicem, țânțarii purtători de malarie și să-i lăsăm în sălbăticie și să eradicăm țânțarii. Sau eradicăm anumite tipuri de plante invazive, introducând un fel de manipulare genetică care se transmite și, din nou, scoatem o anumită specie. Din nou, ridică îngrijorări. Credem că știm ce afectăm dacă manipulăm o genă pentru specia respectivă. Credem că știm ce afectăm dacă afectăm doar o anumită specie dintr-un ecosistem. Adevărul este că probabil nu știm și există întotdeauna unele surprize”.

Ați menționat că cercetătorii chinezi funcționează într-o structură diferită. Puteți extinde acest lucru, ce reglementări au și ce înseamnă asta în ceea ce privește competiția lor cu companiile din SUA?

Unul dintre exemplele dramatice s-a întâmplat în 2016. A existat un moratoriu autoimpus în Statele Unite și în Europa pentru a lucra asupra celulelor germinale, a liniilor germinale. Și asta ar include embrioni umani. Acum, în același timp, din China au apărut rapoarte că cercetătorii începuseră să lucreze la embrioni umani. Inițial, în 2015 și 2016, rapoartele au arătat că experimentele au fost negative și cel puțin cercetătorii chinezi au susținut că lucrează oricum cu embrioni umani neviabili. În scurtul timp de atunci, în anul și jumătate de atunci, aceste experimente au fost repetate, aparent cu succes științific, orice ar însemna asta. Dar fără un fel de reglementare autoimpusă sau chiar reglementare impusă organizațional pe care am avea-o de la NIH sau de la comunitatea științifică din Statele Unite și Europa”.

Un alt exemplu este că cercetătorii din China au procedat efectiv la studii clinice la om folosind CRISPR mult mai repede decât a fost posibil în Statele Unite. În mod normal, procesul de studiu clinic pentru a testa orice terapie nouă necesită mai multe etape foarte bine studiate. Prima etapă este testarea la animale pentru a ne asigura că există siguranță completă. Apoi intră în testări foarte limitate la oameni, doar pentru siguranță, și apoi trece mai departe. Se pare că în China, au luat datele despre animale și au intrat direct în studii terapeutice la oameni. Și cele mai recente rapoarte care arată că undeva între 80 și 100 de persoane sunt deja testate folosind CRISPR.

Știm că în China folosesc CRISPR pentru terapia cancerului. Acesta este exemplul în care celulele sunt scoase din corp, celulele imune sunt manipulate cu CRISPR și apoi sunt reintroduse în organism. Este prea devreme pentru a spune dacă tehnica are succes sau nu. Dar există o mare îngrijorare că autoritățile de reglementare din China au fost extrem de permisive, permițând acestor tehnologii să avanseze. Și asta are o mulțime de implicații profunde”.

Cât de repede se schimbă această tehnologie? Având în vedere că s-a dezvoltat atât de mult în ultimii 10 ani, unde vă așteptați să se situeze în alți 5 sau 10 ani?

Se schimbă destul de repede. Chiar în ultimele luni, există noi evoluții în domeniu în CRISPR. Unele sunt în jurul concurenței, înființându-se noi companii. De fapt, unul dintre dezvoltatorii originali ai științei CRISPR care iese din Broad Institute de la Harvard / MIT tocmai a înființat o nouă companie. O altă dezvoltare științifică este că există acum dovezi științifice că, probabil, unii oameni, au o imunitate naturală, dacă vreți, la CRISPR. Au substanțe naturale care, de fapt, vor opri orice tip de CRISPR introdus în ele”.

Toate aceste lucruri sunt noi și toate sunt analizate de comunitatea științifică, de aceste companii de biotehnologie. Deci se schimbă foarte repede. Și celălalt lucru care se schimbă este efectul acestei competiții internaționale. Nu cred că cineva ar fi putut prezice că alte țări, și în special China, ar putea atât de repede să adopte această tehnologie și să treacă cu adevărat înaintea tuturor celorlalți”.

Există alte probleme de siguranță cu CRISPR?

”La fel ca în cazul oricărei tehnologii noi, ar putea exista probleme științifice pe drum. Preocuparea de siguranță este că în acest domeniu se avansează atât de repede, iar unii cercetători doresc să ajungă imediat la studiile clinice pe om, chiar înainte ca paradigma tehnologiei CRISPR să fie validată pe deplin. Există unele rapoarte recente în literatura științifică că această abordare nu este la fel de precisă ca cea promovată. Cu alte cuvinte, credem că edităm o literă din cartea vieții, dar de fapt pagini întregi ar putea fi modificate în zone neintenționate. Pericolul pe termen lung constă în modificări neintenționate ale genomului unui organism care continuă și sunt transmise generației următoare. Riscul de siguranță reprezintă modificări necunoscute ale genelor care sunt transferate populației care nu ar putea avea nicio consecință sau ar putea fi dăunătoare”. 

Cum ne putem asigura că tehnica progresează într-un mod sigur?

Procesul de dezvoltare a medicamentelor este strict reglementat în întreaga lume. În Statele Unite, FDA monitorizează îndeaproape siguranța oricărui medicament de investigație și toate medicamentele CRISPR destinate să ajungă la oameni ar trebui să îndeplinească aceleași standarde riguroase de testare. Aceeași situație există și pentru Europa și restul lumii, unde autoritățile de reglementare lucrează în mare măsură în armonie. Cu toate acestea, există excepții, la fel ca unele teste pe embrioni umani care au fost raportate în China. Ar trebui să ne asigurăm că nivelul reglementării și cooperării științifice internaționale continuă, astfel încât dezvoltările științifice să poată continua, dar și să asigure siguranța”, a conchis dr. Greg Licholai.

Surse: Agerpres, insights.som.yale.edu

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here