CRISPR: από την βιολογία στην τεχνολογία και νέες θεραπευτικές

Έχουμε την τύχη να ζούμε σε μία περίοδο της ανθρώπινης ιστορίας που δεν υπάρχει τουλάχιστον γνωστό μέχρι τώρα προηγούμενο. Η επιστήμη και η τεχνολογία “τρέχουν” τις ανακαλύψεις τους με ταχύτητες αδιανόητες μέχρι πριν λίγα χρόνια. Έχει αλλάξει από τα θεμέλια της η δομή της σκέψης για την βιολογία του ανθρώπινου οργανισμού, για την αντιμετώπιση όλων των ασθενειών, για τα όρια ή και μη όρια της υγιούς ζωής του ανθρώπου.

Από την ανακάλυψη τους, τα συστήματα γονιδιακής επεξεργασίας, που βασίζονται στο CRISPR της δεύτερης πλέον γενιάς, έχουν βαθύτατα μεταμορφώσει την ικανότητα μας να χειριζόμαστε κάθε γονιδίωμα, προφανώς και το ανθρώπινο.

Το CRISPR-Cas9 είναι ένα μοριακό ψαλίδι, το οποίο μπορεί να επεξεργάζεται  ή να διαγράφει ολόκληρα γονίδια.

Το ανθρώπινο γονιδίωμα περιέχει έξι δισεκατομμύρια γράμματα DNA ή χημικές βάσεις γνωστές ως Α, C, G και Τ. Αυτά τα γράμματα ζευγαρώνουν το Α με Τ και C με G για να σχηματίσουν τη διπλή έλικα του DNA.

Η βασική επεξεργασία( base-editing), η οποία χρησιμοποιεί μια τροποποιημένη έκδοση του CRISPR, είναι σε θέση να αλλάξει ένα μόνο από αυτά τα γράμματα κάθε φορά χωρίς να κάνει διαλείμματα στη δομή του DNA.

Αυτό είναι χρήσιμο επειδή μερικές φορές μόνο ένα ζεύγος βάσεων σε ένα μακρύ σκέλος DNA μετατρέπεται, διαγράφεται ή εισάγεται – ένα φαινόμενο που ονομάζεται σημειακή μετάλλαξη. Σημειακές μεταλλάξεις αποτελούν 32.000 από τις 50.000 αλλαγές στο ανθρώπινο γονιδίωμα που είναι γνωστό ότι συνδέονται με ασθένειες.

Τώρα, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια ακριβέστερη έκδοση του εργαλείου επεξεργασίας DNA που μπορεί να επισκευάσει ακόμη μικρότερα τμήματα του γονιδιώματος ενός ατόμου.

Οι μέθοδοι επεξεργασίας γονιδιώματος, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης του CRISPR-Cas9, καθιστούν διπλές ρήξεις στο DNA, κάτι που είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν ο στόχος είναι η εισαγωγή ή διαγραφή βάσεων DNA.

Η βασική επεξεργασία( base-editing), η οποία χρησιμοποιεί μια τροποποιημένη έκδοση του CRISPR, είναι σε θέση να αλλάξει ένα μόνο από αυτά τα γράμματα κάθε φορά χωρίς να κάνει διαλείμματα στη δομή του DNA.

Αυτό είναι χρήσιμο επειδή μερικές φορές μόνο ένα ζεύγος βάσεων σε ένα μακρύ σκέλος DNA μετατρέπεται, διαγράφεται ή εισάγεται – ένα φαινόμενο που ονομάζεται σημειακή μετάλλαξη. Σημειακές μεταλλάξεις αποτελούν 32.000 από τις 50.000 αλλαγές στο ανθρώπινο γονιδίωμα που είναι γνωστό ότι συνδέονται με ασθένειες.

Τώρα, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μια ακριβέστερη έκδοση του εργαλείου επεξεργασίας DNA που μπορεί να επισκευάσει ακόμη μικρότερα τμήματα του γονιδιώματος ενός ατόμου.

Οι μέθοδοι επεξεργασίας γονιδιώματος, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης του CRISPR-Cas9, καθιστούν διπλές ρήξεις στο DNA, κάτι που είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν ο στόχος είναι η εισαγωγή ή διαγραφή βάσεων DNA.

Αλλά όταν ο στόχος είναι να διορθώσουμε μια σημειακή μετάλλαξη, η επεξεργασία βάσεων προσφέρει μια πιο αποτελεσματική λύση. Εάν το CRISPR είναι παρόμοιο με ένα ψαλίδι, η επεξεργασία βάσεων μοιάζει περισσότερο με γομολάστιχα και μολύβι.

Όταν αυτά τα εργαλεία της γονιδιακής επεξεργασίας συνδυάζονται με τα βλαστοκύτταρα τότε πλέον μπορούμε να ξανασχεδιάσουμε την μέχρι πολύ πρόσφατα ελλιπή κατανόηση της ανθρώπινης γενετικής, της εξελικτικής βιολογίας και βέβαια της αναγεννητικής ιατρικής.

Στην ωριμότητα που έχουν φτάσει οι δύο τεχνολογίες, επιτρέπεται η συνδιασμένη τους χρήση.

Ήδη εφαρμόζονται πλατφόρμες βασισμένες στην γονιδιακή επεξεργασία (Crispr-Cas9) στα βλαστοκύτταρα με επιτυχία.

Και με αυτόν τον τρόπο συγκεντρώνονται:

• άγνωστες μέχρι τώρα πληροφορίες για την ανθρώπινη βιολογία
• παράγονται ερευνητικά εργαλεία για την μελέτη διάφορων ασθενειών ώστε σύντομα να έχουμε απαντήσεις για την θεραπεία τους
• θεμελιώνεται η δημιουργία νέων φαρμάκων που δεν θα έχουν καμία σχέση με ότι ξέρουμε.

Κοιτάζοντας μπροστά είναι αδύνατο να μην περιμένουμε με χαρά τα αποτελέσματα των πρώτων κλινικών δοκιμών για θεραπείες που θα βασίζονται σε βλαστοκύτταρα γενετικά τροποποιημένα με CRISPR.

Ξέρουμε ότι έρευνες που απαιτούσαν δεκάδες χρόνια για να έχουν μικρή πιθανότητα κάποιας σημαντικής ανακάλυψης τώρα γίνονται από χρόνο σε χρόνο και από μεγάλο αριθμό ερευνητικών κέντρων σε όλον τον πλανήτη.

Τους απίθανους ρυθμούς ανάπτυξης της τεχνολογίας ακολουθεί η ανακάλυψη νέων θεραπειών.