CRISPR-CAS 9 , noua frontieră a ingineriei genomului a creat o revoluţie in materie de ştiinţă moleculară, venind cu posibile răspunsuri la întrebări ce interesează patologii dintre cele mai controversate.
Ce este CRISPR-Cas 9?
CRISPR-Cas9 (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats) este o noua metodă a ingineriei genetice care permite modificarea anumitor gene într-un interval relativ scurt de timp, dar cu o precizie crescută. Această nouă tehnologie permite geneticienilor să editeze părti din genom prin insertii, deletii sau alterări ale parților de ADN. În ideologia contemporană, este cea mai simplă, precisă si în același timp versatilă metodă de manipulare genetică.
Cum funcționează?
Sistemul CRISPR-Cas 9 cuprinde două molecule principale care fac posibilă o modificare în ADN. Prima componentă este enzima Cas 9 care acționează ca o “foarfeca” ce poate tăia ADN-ul dublu catenar la un anumit nivel. Astfel,se poate jongla cu noi secvențe de ADN, ce pot fi inserate sau eliminate.
Cea de a doua componentă este ARN-ul mesager, CRISPR-ARN. Acesta este format dintr-un schelet de ARN ce cuprinde o porțiune preformată de aproximativ 20 de baze. Scheletul se leagă de ADN si porțiunea preformată “ghideaza” secvența enzimatică Cas-9 la locul dorit. Astfel este posibilă localizarea precisă a porțiunii alterate. ARN-ul cuprinde baze complementare secvenței target din ADN. Cel puțin teoretic, acest fapt nu lasă loc de eroare in ceea ce privește destinația potrivită a Cas-9. Aici, Cas-9 taie ADN-ul bicatenar. În acest moment, celula însăși încearcă repararea secvenței „modificate” și tot acum, geneticienii au posibilitatea de a face schimbări în una sau mai multe gene ale celulei interesate.
Origini
Unele bacterii au un sistem de editare a genelor similar cu CRISPR-Cas 9, cu care răspund invaziei anumitor patogeni precum virusuri, functionând astfel ca un sistem imun.
Cu ajutorul CRISPR, bacteria taie bucăți din ADN-ul viral, dar pastrează o secvența din el pentru a-l recunoaște si a se apăra de posibile atacuri ulterioare. Oamenii de știință au adaptat acest sistem, astfel încât să poată fi folosit în alte celule, precum cele animale sau umane.
Istoria modificarii genelor
Pe parcursul timpului, oamenii de știință au studiat efectele unor schimbări in ADN. O astfel de schimbare a unei gene, fie ea intr-o celulă sau în întregul organism, face posibilă studierea funcției acelei gene si înțelegerea rolului ei.
Pentru o perioadă îndelungată, geneticienii recurgeau la radiații sau diferite substanțe chimice pentru a cauza mutații. Dezavantajul stătea in slaba putere de control a locului în care mutația avea să afecteze ADN-ul.
O altă metodă a fost cea de marcare a genelor. Astfel se puteau introduce schimbări în anumite părți ale genomului, adăugând sau eliminând gene întregi sau doar baze. Dezavantajul consta in timpul îndelungat de creare a mutațiilor și bugetul necesar crescut.
Medicina modernă propune noi modalitați precum sistemul CRISPR-Cas, TALENs ( transcription activator-like effector nucleases) si ZFNs ( zinc-finger nucleases).
CRISPR-Cas 9 iese în evidență ca fiind cel mai rapid, ieftin si de încredere sistem de editare a genelor.
Aplicații
Acest nou sistem prezintă un potențial crescut in ceea ce privește tratamentul unor boli precum cancerul, hepatita B sau chiar nivelul înalt al colesterolului. Sunt în dezbatere idei precum editarea genelor celulelor somatice, nereproductibile, dar este prezent un mare interes și asupra posibilității modificării celulelor reproductibile. În această ultimă situație, se ridică problema etică, orice schimbare la nivelul gameților fiind transmisă si următoarelor generații. La momentul actual, editarea genelor la nivelul celulelor germinative este interzisă în majoritatea țarilor.
Cum arată viitorul?
Este foarte probabil ca în viitorul apropiat, folosirea sistemului CRISPR-Cas 9 să devină o rutină. Oamenii de știință se focusează pe eliminarea completă a erorilor cauzate de eliminarea unei gene diferite față de cea care trebuia să fie editată. Există doua teorii care, în principiu, ar putea duce la scăderea numărului de erori. Prima constă în crearea unui ARN mesager mai specific, iar cea de a doua aduce sistemului două enzime Cas-9, fiecare fiind în același loc,și tăiând simultan câte o catenă de ADN, probabilitatea de a greși fiind astfel cu mult scazută.
În data de 28 octombrie 2017, oncologul Lu You de la Universitatea Sichuan din Chengdu a administrat unui pacient ce suferă de cancer pulmonar, celule ce conțin gene editate cu ajutorul revoluționarei tehnici CRISPR-Cas 9. Rezultatul sperat constă în atacul si învingerea celulelor canceroase.
Bibliografie:
http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-tested-in-a-person-for-the-first-time-1.20988
https://www.yourgenome.org/facts/what-is-crispr-cas9
