Редактиране на генома
Със системата CRISPR-Cas9 стана възможно да се модифицира генома на всеки организъм - например бактерия, животно, растение или този на човек - целенасочено и точно. В този контекст се говори и за редактиране на геном и хирургия на генома. Методът е описан за първи път през 2012 г. и в момента се изследва интензивно и се използва в световен мащаб (Jinek et al., 2012). Системата CRISPR-Cas9 е разработена, като се започне от защитен механизъм на адаптацията имунната система of бактерии. Той позволява на прокариотите да отстраняват нежелана и инфекциозна ДНК, например от бактериофаги или плазмиди.
- CRISPR означава. Това са повтарящи се ДНК последователности в генома на бактерии.
- Cas9 означава.
Как работи
Как работи системата CRISPR-Cas9? Протеинът Cas9 е така наречената ендонуклеаза, т.е. ензим, който намалява нуклеинова киселина и, в този случай, ДНК двойната верига. Cas9 е свързан с РНК, която съдържа, освен постоянна част, и променлива част, която разпознава специфична целева ДНК последователност. Тази РНК част се нарича sgRNA (малка направляваща РНК). SgRNA взаимодейства с ДНК, която се реже от нуклеазата. Полученият двуверижен прекъсване може да бъде завършен от собствените механизми за ремонт на клетката. Това може да доведе до мутации, които представляват интерес, например при отглеждането на растения. РНК шаблон може да се използва и за вмъкване на нов генен сегмент, например за възстановяване на функцията на дефектен ген. И накрая, може да се използва и за инактивиране на болестотворни гени. За да влезе системата CRISPR-Cas в клетките, също се изисква метод за доставка. Например за тази цел могат да се използват вирусни вектори, липозоми или физически методи. Системата се различава от другите методи със своята относителна простота, универсалност, бързина и цена. CRISPR-Cas по принцип може да се прилага директно върху хора или върху клетки, които се отстраняват от пациент, модифицират, размножават и впоследствие се въвеждат отново. Това се нарича ex vivo лечение или автоложно трансплантация.
Показания
CRISPR-Cas9 вече играе важна роля в научните изследвания и производството на лекарства днес, само няколко години след описанието на метода. В бъдеще допълнителна генна терапия наркотици ще бъде разработен. Потенциалните медицински приложения са многобройни. Те включват например тежки генетични заболявания , като Мускулна дистрофия на Дюшен, циститна фиброза, инфекциозни заболявания като ХИВ и хепатит, хемофилия и рак. CRISPR-Cas9 и подобни методи за редактиране на геноми за първи път отварят възможността не само да лекуват болести симптоматично, но и да ги излекуват на ниво генетична информация.
Неблагоприятни ефекти и рискове
Един потенциален проблем е селективността на метода. Възможно е CRISPR да причини генетични промени на други нежелани места в генома. Те се наричат „нецелеви ефекти“. Те могат да бъдат опасни и да доведат до странични ефекти. Освен това ефективността на системата все още трябва да бъде повишена. При хората освен соматични клетки и стволови клетки могат да се манипулират и зародишни клетки, което води до наследяване на променените гени. Например, вече беше показано, че CRISPR-Cas9 може да се прилага върху ембриони, пораждайки страхове от „дизайнерски бебета“ и потенциално имащи далечни последици за бъдещото развитие на човечеството. Намесата на зародишни линии е силно противоречива и забранена в повечето страни.
