Інноваційна технологія CRISPR-Cas9 привертає до себе все більше уваги як науковців, так і усіх тих, хто цікавиться біотехнологіями.
Що таке CRISPR-Cas9?
CRISPR – це імунна система бактерій та архей, яка рятує мікроорганізми від вірусів.
Вперше вона була виявлена японськими вченими в кінці 1980-х років у бактерії Escherichia coli (кишкова паличка). Вчені помітили що в геномі бактерії наявні послідовності, що повторюються. Ці послідовності розділені спейсерами -унікальними ділянками. Схожу генетичну структуру пізніше знайшли в іншого мікроорганізму – археї Haloferax mediterranei, а потім і у багатьох інших прокаріотів. Згодом, ці ділянки отримали назву CRISPR, тобто Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats. Українською це звучить як “короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами”. Якщо пояснювати цю структуру простими словами, то можна сказати, що величезне число бактерій несуть в своєму геномі досконалу систему адаптивного імунітету проти вірусів, а основа цієї системи – особливі ділянки генома(CRISPR). Повтори послідовностей можна назвати “поличками”, між якими в геномі розташовані “досьє” на віруси (спейсери). «Досьє» – це просто короткі фрагменти ДНК, які збігаються з послідовностями фрагментів геному ДНК вірусів. Якщо вірус разом з ідентичною ДНК потрапить в бактеріальну клітину, він досить швидко буде розпізнаним спеціальним ферментом, нуклеазою Cas9. В результаті, якщо який-небудь фрагмент генома вірусу точно збігся з тим, що записано в «досьє», Cas9 розрізає вірусну ДНК і запускає ланцюг реакцій, в результаті якої вся вірусна ДНК знищується.
Питання про можливість “програмування” людських генеративних клітин, з яких формується новий організм, підіймалося багатьма вченими через відносну простоту використання технології CRISPR-Cas9. В квітні 2015 року китайські вчені використали CRISPR-Cas9 для редагування генів нежиттєздатних яйцеклітин людини для лікування таласемії. Те, що редагування генів відбувалося на нежиттєздатних людських клітинах всеодно загострило питання суспільної етики і це дослідження навіть відмовилися приймати в таких авторитетних журналах як Nature та Science. Але вже на початку 2016 року уряд Великобританії дозволив вченим змінювати ДНК людських ембріонів в дослідницьких цілях за допомогою системи CRISPR за умови, що всі ембріони через 14 днів будуть знищуватися.
Коли стало зрозуміло, що CRISPR можна використовувати для редактування генома людини, ця технологія стала активно досліджуватися в області медицини. Одне з найцікавіших застосувань цієї технології – в боротьбі з ретровірусними інфекціями. У журналі Scientific Reports опублікована робота, що демонструє, як за допомогою CRISPR-Cas9 можна очистити уражені ВІЛ Т-лімфоцити і навіть перешкодити повторному проникненню вірусу в здорову клітину. Велике майбутнє прогнозують CRISPR-Cas9 в лікуванні ракових захворювань. Наприклад, в роботі, опублікованій в Nature Biotechnology, показано, що за допомогою модифікованого білка Cas9 можна відключати певні гени і тим самим визначати їх роль в переродженні нормальних клітин у злоякісні. Якщо виявлено, що в певному гені мутація сприяє розвитку раку, то наступним кроком є виправлення дефекту за допомогою генетичних маніпуляцій. Особливо ефективною технологія є в лікуванні лейкемії. Зразки тканин кровотворного органу пацієнта можна редагувати, виправивши дефективні стовбурові клітини, тим самим позбавивши їх від ракової мутації. Виправлені клітини отримають можливість розмножуватися і відтворювати здорові клітини крові.
Небезпека системи CRISPR
Існує твердження, що за допомогою технології CRISPR стане можливим створити в майбутньому “досконалу” людину, змінювати генотипи дітей, створювати армії “ідеальних солдат” тощо. Але на нинішньому рівні розвитку цієї технології створення покращених людей є взагалі за межами її реальних можливостей. Говорити про лікування раку, вірусів та спадкових захворювань вже можливо, але повноцінне застосування CRISPR в медицині – це справа майбутнього. Технологія знаходиться на стадії активного дослідження і поки що невідомо, які ще переваги та небезпеки приховує в собі CRISPR.
