ჩვენ უკვე შეგვიძლია მოვახდინოთ ჩვენი დნმ-ის რედაქტირება. მაგრამ, მოდით ეს გავაკეთოთ ფრთხილად

გენეტიკოსი Jennifer Doudna გახლავთ გენების რედაქტირების ახალი ინოვაციური ტექნოლოგიის – CRISPR-Cas9 თანაგამომგონებელი. ეს მექანიზმი მეცნიერებს საშუალებას აძლევს მოახდინონ დნმ-მოლეკულის ზუსტი რედაქტირება და მან შესაძლოა მოახდინოს გენეტიკური დაავადებების მკურნალობა… მაგრამ ეს საშუალება ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნეს ე.წ. “დაგეგმილი ბავშების” (designer babies) შექმნისათვის. მეცნიერი მიმოიხილავს თუ როგორ მუშაობს CRISPR-Cas9 სისტემა და მიმართავს სამეცნიერო საზოგადოებას, რომ შეჩერდნენ და განიხილონ ამ ახალ საშუალებასთან დაკავშირებული ეთიკური საკითხები.


რამოდენიმე წლის წინ ჩემს კოლეგასთან, Emmanuelle Charpentier-სთან ერთად მე გამოვიგონე ახალი ტექნოლოგია გენომების რედაქტირებისათვის. მას CRISPR-Cas9 ეწოდება. CRISPR ტექნოლოგია მეცნიერებს საშუალებას აძლევს მოახდინონ ცვლილებები უჯრედში არსებულ დნმ-ის მოლეკულაში და ასევე მოახდინონ გენეტიკური დაავადებების მკურნალობა.

თქვენთვის ალბათ საინტერესო იქნება იმის ცოდნა, რომ CRISPR ტექნოლოგია განვითარდა ფუნდამენტური კვლევის ფარგლებში, რომელიც მიზნად ისახავდა დაედგინა თუ როგორ ებრძვის ბაქტერია ვირუსულ ინფექციას. ბაქტერიებს უწევთ გაუმკლავდნენ ვირუსებს რომლებიც ბინადრობენ მათ გარემოში. მოდით წარმოვიდგინოთ ვირუსული ინფეცია როგორც ბომბი – ბაქტერიას აქვს მხოლოდ რამოდენიმე წუთი რათა მოახდინოს ამ ბომბის გაუნებელყოფა, წინააღმდეგ შემთხვევაში განადგურდება. ბაქტერიებს გააჩნიათ ადაპტური იმუნური სისტემა სახელად CRISPR, რომელიც საშუალებას აძლევს მათ აღმოაჩინონ ვირუსული დნმ და გაანადგურონ იგი.

CRISPR სისტემის ნაწილია ცილა Cas-9, რომელსაც შეუძლია ვირუსული დნმ-ის მონახვა, დაჭრა და საბოლოოდ მისი დეგრადაცია სპეციფიკური გზით. ჩვენი კვლევითი პროექტის ფარგლებში ჩვენს მიზანს წარმოადგენდა გაგვეგო ამ ცილის მოქმედების მექანიზმი. ჩვენ მის ფუნქციას ვხედავდით როგორც ახალ ტექნოლოგიას გენეტიკური ინჟინერიისთვის – ტექნოლოგიას, რომლის საშუალებითაც მეცნიერები მოახდენდნენ დნმ-ის სპეციფიკური მცირე მონაკვეთების წარმოუდგენელი სიზუსტით ჩასმას ან წაშლას უჯრედში. ეს დაგვისახავდა ახალ შესაძლებლობებს, რომლებიც წარსულში ნამდვილად არ ყოფილა შესაძლებელი.

CRISPR ტექნოლოგია უკვე გამოყენებული იქნა თაგვების, მაიმუნების და ასევე სხვა ცხოველების უჯრედების დნმ-ის შესაცვლელად. ახლახან ჩინელმა მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ მათ შეძლეს CRISPR ტექნოლოგიის გამოყენებით ადამიანის ემბრიონების გენების შეცვლა. ასევე, მეცნიერებმა ფილადელფიიდან ამავე ტექნოლოგიის გამოყენებით მოახდინეს HIV ვირუსით ინფიცირებული ადამიანის უჯრედებიდან ამ ვირუსული დნმ-ის ამოჭრა.

ვინაიდან ტექნოლოგია შეგვიძლია გამოვიყენოთ არა მხოლოდ ზრდასრული უჯრედების გენების შესაცვლელად, არამედ ემბრიონებიოსთვისაც, და მათ შორის ჩვენი სახეობის ემბრიონებისთვისაც, წამოჭრის სხვადასხვა ეთიკურ საკითხს, რომლებიც მხედველობაში უნდა მივიღოთ. ასე რომ, ჩემს კოლეგებთან ერთად მე გამოვედი ინიციატივით გლობალური საუბრებისთვის, რათა გავითვალისწინოთ ამ ტექნოლოგიის გამოყენების ყველა ეთიკური და სოციალური შედეგი.

ახლა მხოლოდ ის მსურს მოგიყვეთ თუ რას წარმოადგენს CRISPR ტექნოლოგა, თუ რა შეუძლია მას და სად ვიმყოფებით დღეს და რატომ უნდა ვიაროთ წინ ფრთხილი ნაბიჯებით.

როდესაც ვირუსი აინფიცირებს უჯრედს, მათ შეყავთ უჯრედში თავიანთი დნმ. ბაქტერიაში CRISPR სისტემა საშუალებას იძლევა ვირუსისგან მოწყვეტილ იქნეს დნმ და ჩაერთოს პატარა მონაკვეთებად ბაქტერიის დნმ-ში – ქრომოსომაში. და ამ ნაჭრების ვირუსის დნმ-ისა ჩასმა ხდება ადგილას, რომელსაც  CRISPR  ეწოდება. CRISPR იშფრება როგორც clustered regularly interspaced short palindromic repeats. ახლა გასაგებია თუ რატომ ვიყენებთ აკრონიმს CRISPR 😀 . ეს გახლავთ მექანიზმი, რომლის საშუალებითაც უჯრედები იწერენ იმ ვირუსებს, რომლებმაც შეაღწიეს ბაქტერიებში სხვადასხვა დროს. და მნიშვნელოვანი, დნმ-ის ეს ნაჭრები გადაეცემა უჯრედის თაობებს. ასე რომ, უჯრედები ვირუსებისაგან დაცულები არიან არა მხოლოდ ერთი თაობის ფარგლებში, არამედ უჯრედების მრავალ თაობაში. ამით უჯრედები ინფექციებს იმახსოვრებენ, ახდენენ მათ ჩაწერას და როგორც ჩემს კოლეგას –  Blake Wiedenheft-ს უყვარს თქმა, CRISPR ლოკუსი არის ეფექტური გენეტკური ვაქცინაციის ბარათი. მას შემდეგ, რაც დნმ-ის ეს ნაჭრები ჩაერთვებიან ბაქტერიის ქრომოსომაში უჯრედი აკეთებს მოლეკულის პატარა კოპიოს – რნმ-ს, როომელიც არის ზუსტი ასლი ვირუსული დნმ-ის. რნმ გახლავთ დნმ-ის ქიმიური ბიძაშვილი და იგი შეიძლება დაუკავშირდეს დნმ-ს, რომელსაც გააჩნია შესატყვისი თანმიმდევრობა.

რნმ-ის ეს მცირე ნაჭრები, რომლებიც წარმოიქმნენ CRISPR ლოკუსიდან უკავშირდებიან ცილას სახელად Cas9 და წარმოქმნიან კომპლექსს, რომელიც უჯრედში ფუნქციონირებს როგორც გუშაგი. ეს კომპლექსი უჯრედში ეძებს დნმ-ს, რომელის თანმიმდევრობაც დაემთხვევა რნმ-ის თანმიმდევრობას. და როდესაც ესეთი თანმიმდევრობა მოინახება, კომპლექსი დაუკავშირდება დნმ-ს და ამოჭრის ვირუსულ დნმ-ს. “გუშაგი” ამას ახერხებს უაღრესად მაღალი სიზუსტით. Cas9 რნმ კომპლექსი შეგვიძლია შევადაროთ მაკრატელს, რომელიც ჭრის დნმ-ის ორმაგ სპირალს (ანუ ჭრას აკეთებს დნმ-ის ორივე ჟაჭვში). რაც მთავარია, ეს კომპლექსი ექვემდებარება დაპროგრამებას გარკვეული დნმ-თანმიმდევრობის მიმართ და კომპლექსი ამ ადგილას მოახდენს დნმ-ის ამოჭრას.

ჩვენ გავაცნობიერეთ, რომ ეს მექანიზმი შეიძლება გამოყენებულ იქნეს გენური ინჟინერიისათვის – უჯრედებმა რომ მოახდინონ უზუსტესი ცვლილებები დნმ-ის მოლეკულის კონკრეტულ ადგილას.

უჯრედებს აქვთ უნარი შეამჩნიონ დაზიანებული დნმ და შეაკეთონ იგი. როდესაც მცენარეული ან ცხოველური უჯრედი აღმოაჩენენ დნმ-ის ორჯაჭვიან დაზიანებას, მათ შეუძლიათ შეაკეთონ ეს დაზიანება ორი გზით: ან ახდენენ დნმ-ის ჯაჭვების ორი ბოლოს მიმაგრებას მცირე ცვლილებით თანმიმდევრობაში ან ახდენენ ჯაჭვების შეერთებას მათ შროის ახალი მონაკვეთის ჩასმის გზით. თუ ჩვენ შეგვეძლება დნმ ჯაჭვი დიდი სიზუსტით კონკრეტულ ადგილას ჩავჭრათ, ჩვენ მოვმართავთ უჯრედებს ისე, რომ ისინი შეაკეთებენ დნმ-ის მოლეკულას გენეტიკური ინფორმაციის დაკარგვით ან ახალი ინფორმაციის ჩასმით. მაგალითისთვის, თუ CRISPR სისტემას დავაპროგრამებთ ცისტური ფიბროზის “წინააღმდეგ” – ანუ გავაკეთებთ ჭრას დაავადების გამომწვევი მუტანტური დნმ-რეგიონში ან მის ახლოს, უჯრედები შეაკეთებენ მუტაციას.

გენური ინჟინერია ნამდვილად არ არის ახალი. იგი ვითარდებოდა უკვე 70-იან წლებში. ჩვენ გვაქვს ტექნოლოგიები დნმ-ის თანმიმდევრობის გასასშიფრად, დნმ-ს კოპირებისთვის და ასევე სხვადასხვა მანიპულაციები. ეს ტექნოლოგიები იყვნენ საკმაოდ იმედისმომცემნნი, მაგრამ პრობლემა გახლდათ, რომ  ისინი იყვნენ ან არაეფექტურნი ან საკმაოდ რთულნი. CRISPR ტექნოლოგიია კი შედარებით მარტივია.

ასე რომ, დნმ-ში ორმაგჯაჭვიანი ჭრის შემდეგ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიწვიოთ მისი შეკეთება და ამის საშუალებით შევძლოთ გასაოცარი რაღაცები, როგორიცაა, მაგალითად ნამგლისებრი ანემიის გამომწვევი მუტაციის გასწორება. ვფიქრობ, თავდაპირველად CRISPR ტექნოლოგიის გამოყენება მოხდება სისხლში, სადაც აჭნიშნული “ხელსაწყოს” მიტანა უჯრედებთან შედარებით ადვილია მყარ ქსოვილებთან შედარებით.

ამჟამად მრავალი კვლევა მიმდინარეობს ადამიანთა დაავადებებზე ცხოველურ (თაგვი) მოდელებში. ჩვენ ვსწავლობთ თუ რა ეფექტი ექნება ქსოვილებზე და მთელს ორრგანიზმზე დნმ-ის მოლეკულაში CRISPR ტექნოლოგიით გამოწვეულ ზუსტ ჭრებს.

მაგალითისთვის, CRISPR ტექნოლოგია გამოიყენეს გენის გაწყვეტისთვის,  რომელიც პასუხისმგებელი გახლდათ თაგვის ბეწვის შავ ფერზე. წარმოიდგინეთ, ეს თეთრი თაგვები  თავიანთი პიგმენტირებული ნათესავებისაგან განსხვავდებოდნენ მხოლოდ უმცირესი ცვლილებით, რომელიც გაკეთდა მთლიანი გენომის მხოლოდ ერთ გენში, სხვა მხრიც კი ეს თაგვები ნორმალურები იყვნენ. და როდესაც გავშიფრეთ და წავიკითხეთ ამ თაგვების დნმ-ის თანმიმდევრობა აღმოჩნდა, რომ ცვლილება დნმ-ში მომხდარა ზუსტად იქ სადაც გამოვიწვიეთ.

სხვა კვლევები მიმდინარეობს სხვა ცხოველებზე (მაიმუნი), რომლებიც გამოდგებიან ადამიანის დაავადებების მოდელების შესაქმნელად. ჩვენ გვსურს დავადგინოთ თუ როგორ მივაწოდოთ უჯრედებს აღნიშნული ტექნოლოგია, ასევე გვსურს უკეთ გავიგოთ თუ როგორ ვაკონტროლოთ დნმ-ის შეკეთება მისი გაჭრის შემდეგ  და აგრეთვე გამოვარკვიოთ როგორ ვაკონტროლოთ და შევზღუდოთ არასპეციფიკური და გაუთვალისწინებელი შედეგები ამ ტექნოლოგიის გამოყენების შედეგად.

ვფიქრობ, შემდეგ 10 წელიწადში მოზრდილებში CRISPR ტექნოლოგიის კლინიკურ გამოყენებს დავინახავთ.

ჩვენ მხედველობაში უნდა მივიღოთ  ისიც, რომ CRISPR ტექნოლოია ასევე შეიძლება გამოყენებულლ იქნეს “გაფართოებაში” (განვრცობა, გაძლიერება). წარმოიდგინეთ, რომ შეგვიძლია ადამიანების მოდიფიცირება გაფართოებული თვისებებით, როგორებიცაა უფრო ძლიერი ძვლები ან ნაკლები მგრძნობელობა კარდიოვასკულარული დაავადებების მიმართ ან თვისებები, რომლებიც ჩვენი აზრით იქნება სასურველი – განსხვავებული თვალის ფერი ან ვიყოთ უფრო მაღლები და სხვა. “დიზაინერული ადამიანი”. ამჟამად, ძირითადად უცნობია ამგვარი თვისებების განმსაზღვრელი გენების შესახებ, თუმცაღა მნიშვნელოვანია, რომ ჩვენ შეგვიძლია ასეთი ცვლილებების მოხდენა როდესაც კი ეს ინფორმაცია ხელმისაწვდომი იქნება.

ამან წამოწია მრავალი ეთიკური კითხვა და ამიტომაც მე და ჩემმა კოლეგებმა მოვუწოდეთ გლობალური შეჩერებისკენ კლინიკური ცდებისა, რომლებიც ადამიანების მებრიონებზე ტარდება. ამ შეჩერებამ უნდა მოგვეს დრო, რომ რეალურად დავფიქრდეთ და გავითვალისწინოთ ყველა ის შედეგი, რაც ამ ტექნოლოგიის დანერგვას მოჰყვება. არსებობს მნიშნელოვანი პრეცედენტი 1970-იანებში, როდესაც მეცნიერებმა ერთად მოიყარეს თავი მორატორიუმის მოთხოვნით მოლეკულური კლონირების გამოყენების შესახებ, სანამ ამ ტექნოლოგიის უსაფრთოხების შესწავლა არ მოხდა  დიდი სიფრთხილით.

გენეტიკურად-შეცვლილი ადამიანები ჩვენს გარშემო ჯერ კიდევ არ არიან, მაგრამ ეს უკვე სამეცნიერო ფანტასტიკა აღარ არის. გენეტიკურად შეცვლილი ცხოველები და მცენარეები ახლა,  ამჟამად არსებობენ.  ეს ყოველივე კი გვაყენებს დიდი პასუხისმგებლობის წინაშე.


წყარო: www.ted.com/talks/jennifer doudna

დამატებითი ინფორმაცია:
wikipedia.org/CRISPR
ELSEVIER მიმოხილვითი სტატიისთვის მიჰყევით ..ლინკს..
პოსტერი იხილეთ ..აქ..

თარგმნა ადმინმა.
(ორიგინალი პოსტი 2015 წლის ოქტომბერი)

 

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s