Genetyczny lek na raka. Chińczycy testują go już na ludziach

Ma leczyć choroby nowotworowe, ale w niepowołanych rękach może stać się niebezpiecznym narzędziem. To jak z młotkiem – jedni wbiją nim gwóźdź, drudzy rozwalą komuś głowę. O edycji genów CRISPR/Cas9 WP Tech rozmawia z dr Zuzanną Bukowy-Bieryłło.

Dr Zuzanna Bukowy-Bieryłło, Instytut Genetyki Człowieka PAN: Nauka wykorzystuje ten system do modelowania chorób – nowotworowych i genetycznych. CRISPR/Cas9 pozwala odpowiedzieć na pytanie, skąd wzięła się choroba, poznanie, jak się tworzy i rozwija, jaka jest jej patofizjologia. Możemy też prześledzić za pomocą CRISPR, jakie jest pochodzenie konkretnych komórek w organizmie i oznaczyć wszystkie komórki, w których dany gen ulega ekspresji. Możemy też użyć CRISPR, by coś naprawić, wprowadzając do genomu zdrową sekwencję.

Tak, są prowadzone takie próby, na przykład przy leczeniu nowotworów.

Jeśli tworzymy jakiś model chorobowy, chcemy wiedzieć, jak działają komórki, w których gen jest niefunkcjonalny. Weźmy na przykład mukowiscydozę i gen CFTR. Jeśli jest niefunkcjonalny, powoduje poważne zmiany w wielu tkankach. Pacjenci mają objawy ze strony układu oddechowego, trzustki i gruczołów potowych - objawem jest to, że pacjenci wydzielają bardzo słony pot.

Załóżmy, że naukowiec chce zbadać efekt działania genu CFTR na układ oddechowy. Pobiera od myszy komórki układu oddechowego, modyfikuje w nich ten gen i zaczyna namnażać komórki wyjściowe [zdrowe] oraz komórki zmodyfikowane w laboratorium. Potem analizuje, czym komórki ze zmodyfikowanym genem różnią się od komórek zdrowych, hodowanych w tych samych warunkach. Ponieważ poza jednym zmodyfikowanym genem, wszystkie inne geny w tych komórkach są identyczne, możemy być pewni, że obserwowany efekt jest wynikiem modyfikacji tego konkretnego genu.

Chodzi po prostu o to, że ta metoda niesamowicie przyspiesza badania czy tworzenie modeli chorób. W biotechnologii jest nie do przeceniania, bo zamiast tworzyć przez dwa lata jeden model, pozwala zająć się clou – tym, jak działają komórki i jaki jest mechanizm powstawania choroby. W medycynie sprawa nie jest tak oczywista. Z prostych względów: pojawiają się obawy, że ktoś wykorzysta to w nieetycznych celach.

Na wczesnym etapie rozwoju zarodka jest możliwa edycja DNA wszystkich komórek. Teoretycznie, z takiego zarodka możemy stworzyć organizm człowieka, który od początku będzie całkowicie zmodyfikowany. To, czy takie badania zostaną wykonane, zależy w dużej mierze od standardów etycznych przyjętych przez badacza i dane państwo.

W USA badania ludzkich embrionów nie są nielegalne, jeśli są finansowane prywatnie. Z publicznych pieniędzy takich badań się z zasady nie prowadzi. W Europie żaden ośrodek naukowy nie wykonuje tego typu eksperymentów. Za to naukowcy z Chin niespecjalnie przejmują się etycznymi standardu z Zachodu i zaczęli już prowadzić eksperymenty w tym kierunku.

To prawda. W Chinach prowadzono badania nad modyfikacją komórek układu odpornościowego u dorosłych pacjentów z intensywnie rozwijającym się nowotworem. Wszczepiono im zmodyfikowane komórki ich własnego systemu immunologicznego po unieczynnieniu genu, który powoduje zwiększoną oporność nowotworu na leczenie. Dzięki temu leczenie przebiegało lepiej. Poza tym, chińscy naukowcy próbowali także edycji genomu w zarodkach ludzkich, by były oporne na wirusa HIV. Oczywiście to nie były zarodki, które mogły się rozwijać, a i skuteczność tej metody nie powalała, ale i tak był to pewien krok wbrew zasadom obowiązującym gdzie indziej w świecie. Dopóki cel jest według nich szczytny, to wątpliwości natury bioetycznej schodzą na drugi plan.

Dlatego zastosowanie CRISPR/Cas9 w medycynie może budzić jeszcze sporo kontrowersji. Ale pamiętajmy że teoretycznie, w niektórych sytuacjach, modyfikacja genomu może pozwolić na posiadanie zdrowych dzieci.

W tej chwili badacze i etycy skłaniają się właśnie do takiego wykorzystania metody CRISPR przy zapłodnieniu in vitro. W przypadku chorób genetycznych, często wystarczy, że dziecko odziedziczy tylko jedną kopię niefunkcjonalnego genu od któregoś z rodziców, aby urodziło się chore.

Jeśli na przykład chory ojciec i zdrowa matka zdecydują się na zapłodnienie in vitro, zwykle tylko 50 proc. powstających zarodków jest zdrowa. Ostatnie badania amerykańskiego zespołu wykazały, że jeśli dokona się edycji genomu zarodków w szczególnym momencie podziału, uzyskuje się wysoką skuteczność edycji, gdzie ponad 70 proc. zarodków ma zmieniony genom. I to bez uprzednio opisywanych efektów ubocznych. Dzięki zastosowaniu tej metody możemy więc zwiększyć ilość zarodków, z których wybieramy zarodki zdrowe. Oczywiście, w tych badaniach chodzi o to, żeby powstające zarodki nie były chore, a nie o to żeby były ulepszone. Poza tym, cele tych prac są obecnie czysto naukowe.

Trzeba pamiętać, że ten system pochodzi od bakterii, a nasza odporność jest tak zaprogramowana, żeby zwalczać bakterie wnikające do naszego organizmu. Obecność przeciwciał może utrudnić terapeutyczne zastosowanie CRISPR w pewnych sytuacjach, ale opracowywane są strategie, aby zminimalizować ten problem.

Naukowcy proponują, aby zastosować CRISPR-Cas poza ludzkim ciałem, a potem wprowadzić zmodyfikowane komórki z powrotem do organizmu, omijając nasz układ odpornościowy. Można zastosować CRISPR w miejscach, gdzie system odpornościowy nie dociera, na przykład w oku. Albo zmodyfikować białka systemu CRISPR w ten sposób, by nasz układ odpornościowy ich nie rozpoznawał. Pamiętajmy również, że działanie CRISPR jest przejściowe. Po wprowadzeniu zmian w DNA, komórka pozbywa się elementów tego systemu. Czyli możliwości ominięcia tego problemu jest naprawdę wiele.

Ta metoda jest już powszechnie stosowana w biotechnologii także u nas. Do tej pory opublikowano ponad 30 artykułów z udziałem polskich badaczy, które stosowały tą metodę na komórkach zwierzęcych, roślinnych czy bakteriach. Pamiętajmy, że to przede wszystkim narzędzie. Główną kwestią jest cel działania, w także właściwy dobór komórek czy organizmów. Nie zapominajmy o wspomnianych już kontrowersjach natury etycznej i prawnej.* To jest jak z młotkiem* – dla jednych będzie służyć do wbijania gwoździ, znajdą się i tacy, którzy będą próbowali rozbić komuś głowę.

Pierwsze badania zostały przeprowadzone w 1987 roku. Natomiast pierwsze wdrożenia wykorzystania odporności bakterii pojawiły się dopiero w 2012 roku. Odkrycia tej funkcjonalności dokonały jednocześnie trzy zespoły – UCLA, Berkeley i pewnego naukowca z Litwy, Virginijusa Šikšnysa. Wszystkie publikacje powstały w przeciągu roku, więc trudno stwierdzić, kto jest twórcą. Teoretycznie i UCLA, i Berkeley otrzymały patent na tę metodę. Jednak jedna instytucja ma patent na zastosowanie metody w komórkach, a drugi na zastosowanie w komórkach eukariotycznych, czyli z jądrem. Do teraz trwa dyskusja na ten temat. Z powodu kłótni, nie ma co liczyć na nagrodę Nobla dla twórców tej metody w najbliższym czasie. Tak przynajmniej spekuluje się w świecie naukowym.

Komitet Noblowski nie lubi niejasnych sytuacji.