Άρθρα

Οι εφαρμογές της τεχνολογίας CRISP-cas9 στη γονιδιακή επεξεργασία γαμετών και εμβρύων

 

Του
Γεώργιου – Σπυρίδωνα Ανυφαντή,
επίκουρου καθηγητή Εμβρυολογίας
Τμήματος Ιατρικής Πανεπιστημίου Θεσσαλίας,
επιστημονικού υπεύθυνου Εργαστηρίου Εμβρυολογίας
ΜΙΥΑ Μαιευτικής και Γυναικολογικής Κλινικής ΠΓΝΛ

Το CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats) είναι μια DNA αλληλουχία που απαντά κυρίως στα βακτήρια. Το Cas9 (CRISPR-associated protein 9) είναι ένα ένζυμο που χρησιμοποιεί ως οδηγό την CRISP αλληλουχία για να αναγνωρίσει συμπληρωματικές CRISP αλληλουχίες και να τις κόψει στο σημείο αυτό. Η τεχνολογία λοιπόν CRISPR-Cas9 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επεξεργαστεί γονίδια εντός ζωντανών οργανισμών. Η τεχνολογία αυτή βραβεύτηκε με Nobel στο Nobel Prize in Chemistry το 2020 σε δύο επιστήμονες, Emmanuelle Charpentier and Jennifer Doudna.
Η γονιδιακή επεξεργασία με την τεχνολογία CRISPR είναι μια τεχνική γενετικής μηχανικής, κυρίως της μοριακής βιολογίας. Συγκεκριμένα, το γονιδίωμα των ζωντανών οργανισμών μπορεί να τροποποιηθεί με την εισαγωγή σε ένα κύτταρο του οργανισμού του συμπλόκου CRISPR-Cas9, οπότε χάριν στην ιδιότητα του συμπλόκου το γονιδίωμα του κυττάρου κόβεται σε συγκεκριμένο σημείο απομακρύνοντας υπάρχοντα γονίδια και αντικαθιστώντας τα με νέα. Μια διαδικασία που μπορεί να γίνει σε ζωντανά κύτταρα (in vivo). Η τεχνολογία αυτή λειτουργεί όπως ένα ψαλίδι, όπου μέσω του ενζύμου cas9 κόβει και τις δύο έλικες του DNA απομακρύνοντας συγκεκριμένες λανθασμένες (μεταλλαγμένες) περιοχές και αντικαθιστώντας αυτές με αλληλουχίες χωρίς τη μετάλλαξη, ένα είδος γονιδιακής θεραπείας. Η λειτουργία αυτή ονομάζεται προσανατολισμένη γονιδιακή επεξεργασία (targeted genomic editing). Οι εφαρμογές της CRISPR-Cas9 τεχνολογίας είναι πολλές και συμπεριλαμβάνονται εκτός από τις αγροτικές καλλιέργειες και την ιατρική. Η τεχνολογία αυτή θεωρήθηκε από το American Association for the Advancement of Science (AAAS) ως η πιο πετυχημένη ανακάλυψη το 2015. Παρ’ όλα αυτά η τεχνολογία αυτή εγείρει, ακόμα και τώρα, πολλά βιοηθικά ζητήματα σχετικά με τη δυνατότητα της τεχνολογίας στην επεξεργασία της γεννητικής σειράς (των γαμετών) και ειδικότερα των ανθρώπινων εμβρύων.
Η τεχνολογία αυτή χρησιμοποιείται πάρα πολύ στην εμβρυολογία των πρώτων σταδίων ανάπτυξης. Αυτό που είναι γνωστό είναι ο κανόνας των 14 ημερών (the 14-day rule) ή Warnock report, που λέει ότι επιτρέπεται η έρευνα των εμβρύων μέχρι το αναπτυξιακό στάδιο των 14 ημερών, που είναι το στάδιο που δημιουργούνται οι τρεις βλαστικές στοιβάδες που θα δώσουν γένεση στα υπόλοιπα όργανα του ανθρώπινου οργανισμού. Επίσης σε αυτό το αναπτυξιακό στάδιο φαίνεται ότι το έμβρυο αποκτά κάποιο επίπεδο αισθήσεων, όπως του πόνου και επομένως με τον κανόνα αυτόν απαγορεύεται ρητά η περαιτέρω έρευνα σε έμβρυα. Στα τέλη του 2021, μέσω των οδηγιών του International Society for Stem Cell Research (ISSCR, 2021), απαγορεύεται η γονιδιακή επεξεργασία των γαμετών και επακόλουθη γονιμοποίηση και δημιουργία εμβρύων με την τεχνολογία CRISP-cas9 (https//www.isscr.org/guidelines), καθώς δημιουργεί σοβαρά θέματα βιοηθικής μεταξύ των οποίων είναι και η ευγονική. Με άλλα λόγια, η γονιδιακή τροποποίηση των γαμετών που φέρουν κάποιες ανωμαλίες θα δημιουργήσει γαμέτες και κατά επέκταση έμβρυα χωρίς κάποιο πρόβλημα υγείας ή κάποια πάθηση. Και ενώ η τεχνολογία αυτή δεν επιτρέπεται να εφαρμόζεται με τέτοιο σκοπό, και επομένως η βιοηθική στάθμη δεν επηρεάζεται, δεν αποκλείεται, όμως, στο μέλλον και επειδή η τεχνολογία μπορεί να το επιτρέψει, τέτοιου είδους γονιδιακές επεξεργασίες να επιτρέπονται, καταλήγοντας σε γαμέτες χωρίς κάποιο προβληματικό φορτίο που θα δώσουν γέννηση σε ένα έμβρυο χωρίς κάποια παθολογική κληρονομιά. Το γεγονός αυτό από μόνο του εγείρει πολλά βιοηθικά θέματα διότι αυτή τη στιγμή «καταπατείται» η φυσική επιλογή (η θεωρία του Δαρβίνου) που «επιλέγει» να επιβιώσουν και να προχωρήσουν τα δυνατότερα και τα λιγότερο παθολογικά, ενώ επίσης «επιλέγει» να απομακρύνονται τα αδύναμα και περισσότερο παθολογικά. Βιοηθικά ζητήματα εγείρονται από την τεχνολογία της χρήσης CRISP-cas9 σε έμβρυα που δημιουργούνται για ερευνητικούς σκοπούς. Δηλαδή, ένα έμβρυο με παθολογική κληρονομιά αντικαθιστώντας το λανθασμένο γονίδιο με κάποιο φυσιολογικό μπορεί να εξελιχθεί σε φυσιολογικό έμβρυο και να δώσει γέννηση σε έναν νέο άνθρωπο. Αν και η χρήση της τεχνολογίας είναι περιορισμένη για ερευνητικούς σκοπούς, είναι άξιο κανείς να ερωτηθεί τι γίνεται στις παραπάνω περιπτώσεις και για αυτό δίκαια οι βιοηθικοί έχουν υψώσει ψηλά τον πήχη για την περαιτέρω χρήση της τεχνολογίας στα έμβρυα.
Ένα παρόμοιο παράδειγμα τροποποίησης του γενετικού υλικού, χωρίς την τεχνολογία CRISP-cas9, είναι η τοποθέτηση του γενετικού υλικού μιας γυναίκας με παθολογικό μιτοχονδριακό DNA (το μιτοχονδριακό DNA βρίσκεται στα μιτοχόνδρια που είναι στο κυτταρόπλασμα και όχι στο πυρηνικό DNA) σε ωάριο-δότη που έχει απομακρυνθεί τεχνικώς ο πυρήνας του (και επομένως το γενετικό υλικό του) και η μετέπειτα γονιμοποίηση από σπερματοζωάριο. Η γονιμοποίηση θα δώσει γένεση σε ένα έμβρυο με «τρεις» γονείς, εφόσον το ωάριο-δότης φέρει τα δικά του μιτοχόνδρια που αντιστοιχεί στο 5% του συνολικού DNA. Η τεχνολογία αυτή που είναι παρόμοια με την CRISP-cas9 αποβλέπει στην γονιδιακή αντικατάσταση των μιτοχονδριακών παθήσεων και έχει εφαρμοστεί εδώ και χρόνια σε πολλά και μεγάλα κέντρα υποβοηθούμενης αναπαραγωγής, ώστε να μην προκύψουν άτομα με μιτοχονδριακές παθήσεις που είναι θανατηφόρες. Η τεχνολογία εξελίσσεται και η έρευνα με βοήθεια την τεχνολογία φαίνεται ότι με το πέρασμα των χρόνων δημιουργεί έμβρυα με λιγότερες κληρονομικές παθήσεις και επομένως η έρευνα σε γαμέτες και έμβρυα προάγει την βελτιστοποίηση του θετικού γονιδιακού φορτίου στα μελλοντικά έμβρυα που θα γεννηθούν. Οι ασφαλιστικές δικλείδες της έρευνας είναι η ίδια η βιοηθική που κρατά τα όρια της έρευνας και της γονιδιακής επεξεργασίας γαμετών και εμβρύων ασφαλή, επιτρέποντας ταυτόχρονα την έρευνα με σταθερά βήματα προς τα μπρος μη διακυβεύοντας σοβαρά ζητήματα βιοηθικής που μπορεί να συνταράξουν τα παγκόσμια δεδομένα της έρευνας.

Προηγούμενο ΆρθροΕπόμενο Άρθρο
Μοιραστείτε το