Του Χρήστου Μυτιλινιού
Από την ανακάλυψη της δομής του DNA στη δεκαετία του 1950, οι επιστήμονες ονειρεύονται να ξαναγράψουν τον κώδικα της ζωής. Τι θα συμβεί αν μπορούσαμε να διορθώσουμε τις γενετικές μεταλλάξεις που προκαλούν ασθένειες προκειμένου να βελτιωθεί ριζικά η ανθρώπινη υγεία;
Το CRISPR-Cas9 είναι ένα επαναστατικό εργαλείο μιας γενιάς που προσφέρει τις πραγματικές δυνατότητες να επιτύχει γρήγορα και αποτελεσματικά αυτό που κάποτε ήταν αδύνατο.
Από το 2012, η τεχνολογία έχει υιοθετηθεί ταχέως, μετασχηματίζοντας τη βασική έρευνα, την ανάπτυξη φαρμάκων, τη διάγνωση και τη γεωργία. Τα τελευταία επτά χρόνια έχουν εκδοθεί πάνω από 15.000 έγγραφα που περιέχουν τον όρο CRISPR και έχουν εκδοθεί εκατοντάδες διαφορετικοί οργανισμοί. Το CRISPR έχει γίνει ένα επίκαιρο θέμα διαβούλευσης, πηγή έμπνευσης για τους σεναριογράφους του Χόλυγουντ αλλά και το βασικό εργαλείο επεξεργασίας γονιδιώματος που χρησιμοποιείται παγκοσμίως. Καθώς μπήκαμε σε μια νέα δεκαετία, είναι σαφές ότι οι εφαρμογές που βασίζονται στο CRISPR θα μας βοηθήσουν να αντιμετωπίσουμε τις κοινωνικές προκλήσεις, συμπεριλαμβανομένων των ασθενειών, της παραγωγής τροφίμων και της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας.
Τι είναι αυτό το Crispr; To Clustered regularly interspaced short palindromic repeats είναι ένας χρωμοσωμικός τόπος στους προκαρυωτικούς οργανισμούς, που περιλαμβάνει μικρές επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες βάσεων, οι οποίες τους παρέχουν ένα μηχανισμό άμυνας ενάντια σε βακτηριοφάγους (ιούς των βακτηρίων) και πλασμίδια, προσφέροντάς τους τη δυνατότητα να εξαλείψουν ξένο γενετικό υλικό που εισβάλλει στο κύτταρό τους . Οι επαναλαμβανόμενες αυτές αλληλουχίες ανακαλύφτηκαν αρχικά το 1980 στην Ε.Coli, αλλά η λειτουργία τους έγινε γνωστή το 2007, όταν ο Barrangοu με τους συναδέλφους του μελετώντας τους μηχανισμούς άμυνας του S. Thermophilus, διαπίστωσαν ότι με την εισαγωγή ενός θραύσματος γονιδιώματος ενός ιού στον CRISPR τόπο, το βακτήριο αποκτά ανθεκτικότητα έναντι βακτηριοφάγων.
Πέρα όμως από την προστασία που παρέχει στο ίδιο το βακτήριο, παίζει σημαντικό ρόλο στην τεχνολογία επεξεργασίας του γονιδιώματος, μέσω του συστήματος CRISPR/Cas9 και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να επιφέρει αλλαγές στο γονιδίωμα άλλων οργανισμών.
Το ξένο DNA των πλασμιδίων ή των ιών που εισβάλλει στο βακτηριακό κύτταρο κόβεται σε μικρά κομμάτια και στη συνέχεια εισάγεται στο CRISPR του προκαρυωτικού οργανισμού. Κατά τη μεταγραφή αυτού του τόπου που περιέχει πλέον και κομμάτι ξένου DNA, παράγονται μικρά RNAs, που ονομάζονται crRNAs, τα οποία καθοδηγούν την ενδονουκλεάση Cas9, να κόψει ξένο DNA, που είναι συμπληρωματικό προς το crRNA, δημιουργώντας ρήγματα και στις δύο έλικες του ξένου DNA.
Τι σημαίνει σε πιο απλά λόγια αυτό; Σημαίνει ότι αν για παράδειγμα ένα κύτταρο έχει προσβληθεί από κάποιον ιό, τότε το Crispr Cas9 (που είναι το σύστημα νούμερο 2 σε επίπεδο Crispr) έχει την ικανότητα να πάρει το μολυσμένο σημείο και να το απεμπολήσει. Το ένζυμο Cas9 είναι σαν ένα ψαλίδι που κόβει την διπλή έλικα του DNA του ιού και υποκινεί το κύτταρο, ώστε να γεμίσει το κενό που θα δημιουργηθεί από την αφαίρεση. Αυτή την διαδικασία είναι που θέλουν να απομονώσουν οι επιστήμονες και να την εφαρμόσουν σε μολυσμένα κύτταρα.
Ποια είναι όμως η εφαρμογή του μηχανισμού; Με τα μέχρι σήμερα δεδομένα, αυτό που μπορεί να ειπωθεί με σιγουριά είναι ότι μέσα από διεργασίες μεταβολής, το Crispr θα έχει την ικανότητα να καταπολεμήσει τον καρκίνο, την ηπατίτιδα Β, την κυστική ίνωση, τη νόσο Lyme, τη νόσο Leber, την μυοκαρδιοπάθεια, την ισχαιμία, το Parkinson και την υψηλή χοληστερόλη.
- Ήδη από το 2016 έχει ξεκινήσει σε 18 καρκινοπαθείς (μελάνωμα, σάρκωμα και μυέλωμα) η θεραπεία με το ένζυμο. Η εισαγωγή του στα άθικτα κύτταρα στοχεύει στην ενίσχυση τους, ώστε να εξαφανίσουν τα καρκινογόνα κύτταρα.
- Το HIV είναι ένας ακόμα δύστροπος και ακατάβλητος ιός. Με τις προβλέψεις πάντως να λένε ότι από το 2030 δεν θα εμφανιστούν νέα κρούσματα, το Crispr έρχεται να δώσει μια επιπλέον ώθηση. Ο Τσεν Λιανγκ, επικεφαλής μιας ομάδας συνεργασίας από το Πανεπιστήμιο του Πίτσμπεργκ και του Temple University, δημοσίευσε τα αποτελέσματα της έρευνας που έκαναν. Σε αυτή την έρευνα βρήκαν ότι τα μολυσμένα κύτταρα των ζώων που εφαρμόστηκε η μέθοδος, έδειξαν τάσεις αποθεραπείας.
- Huntington’s Disease: Η συγκεκριμένη νόσος προκαλεί παράλυση στα νεύρα του εγκεφάλου και η σταδιακή παύση της λειτουργίας τους οδηγεί στο θάνατο. Μια παύση που ξεκινάει από ένα πειραγμένο γονίδιο, το οποίο γιγαντώνεται και γεμίζει με την ουσία χαντινγκτίνη τα διπλανά κύτταρα. Ο Σου Γιανγκ, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Emory της Ατλάντα, δημοσίευσε ένα paper στο Journal of Clinical Investigation, όπου εξηγεί τον τρόπο αντιστροφής της διαδικασίας της νόσου. Με τη χρήση του Crispr στα κύτταρα ποντικών, πέτυχαν να αναστρέψουν την παράλυση. Οι νευρώνες που είχαν μολυνθεί δεν μπορούσαν να μολύνουν τους όμορους και άρχισαν να επουλώνονται.
- Παρέμβαση στο DNA του εμβρύου. Προσπαθώντας να μην ξεπεράσουν την γραμμή της ηθικής, οι επιστήμονες στο The National Academies of Sciences, Engineering and Medicine εξέτασαν σε θεωρητικό πλαίσιο τη χρήση του Crispr σε έμβρυα. Μόνος στόχος να πειράξουν τη γονιδιακή τους σύσταση, εφόσον παρουσιάσει το έμβρυο ανωμαλίες. Κάτι τέτοιο είναι το πιο δύσκολο στην πράξη, γι΄αυτό και θα αργήσει περισσότερο από κάθε άλλη χρήση του ενζύμου.
Φυσικά, στην ως τώρα προσπάθεια της επιστημονικής κοινότητας ανθίσταται ένα ζήτημα πρακτικής και ηθικής. Ο λόγος είναι ότι η παρέμβαση στα γεννητικά κύτταρα αποτελεί σημείο διαφωνίας. Ενώ τα σωματικά κύτταρα δεν υψώνουν ηθικολογίες, τα γεννητικά δεν επιτρέπουν μονοκόμματες αποφάσεις. Αυτό συμβαίνει γιατί η όποια παρέμβαση σε αυτά, καθορίζει το DNA της επόμενης γενιάς. Αν γίνει σε έναν ανθρώπινο οργανισμό, τότε οι απόγονοι του θα πάρουν το γονιδιακό αποτύπωμα του. Η παρέμβαση στο DNA μπορεί να μετατρέψει την ιατρική σε μηχανή μαζικής παραγωγής. Όλοι θα θέλουν τα παιδιά τους να αποκτήσουν γονίδια ομορφιάς και ευφυΐας λόγου χάρη.
Μια τέτοια δύναμη είναι μη διαχειρίσιμη σε ανθρώπινα χέρια. Ιδίως σε χέρια ανθρώπων που μπορεί να βρεθούν στο δίλημμα επιτήδειων κυβερνήσεων ή των λόμπι. Έχει ξανασυμβεί στο παρελθόν, συμβαίνει και σήμερα. Μπροστά στις ανακαλύψεις που εξαλείφουν ένα πρόβλημα, ορθώνονται οικονομικά συμφέροντα.
CRISPR και Ευγονική
Υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις που θα μπορούσε να συζητηθεί η γενετική τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων για τη διόρθωση στο γενετικό τους κώδικα γονιδίων, που ευθύνονται για βαριές ασθένειες, όπως η αιμοφιλία, η κυστική ίνωση και δεκάδες άλλες για τις οποίες έχει εντοπιστεί το υπεύθυνο γονίδιο. Ομως η ομάδα του Χε, σύμφωνα με τους ισχυρισμούς του, πραγματοποίησε τη διαδικασία στα έμβρυα 8 ζευγαριών (7 μετά την εγκατάλειψη του προγράμματος από ένα ζευγάρι), που ο άντρας έπασχε από Εϊτζ, ενώ η γυναίκα όχι, ώστε να αφαιρέσει με το «γενετικό ψαλίδι» ένα γονίδιο που υπάρχει κανονικά στο ανθρώπινο γονιδίωμα και θεωρείται ότι σχετίζεται με το βιολογικό υπόβαθρο της μόλυνσης από τον ιό HIV. Με άλλα λόγια, πέρα από τον αυθαίρετο και κρυφό τρόπο που το έκανε, εφάρμοσε την τεχνική όχι για να βοηθήσει κάποιους ανθρώπους να αποκτήσουν υγιή παιδιά, αλλά για να κάνουν παιδιά που θα έχουν ανθεκτικότητα σε μια αρρώστια από την οποία δεν θα έπασχαν τα ίδια, καθώς η μητέρα τους δεν ήταν οροθετική και δεν κινδύνευαν να μολυνθούν με τον ιό κατά τη γέννηση. Αν οι ισχυρισμοί του Χε αληθεύουν πρόκειται για παραγωγή παιδιών με χαρακτηριστικά κατά παραγγελία, μια εφαρμογή του CRISPR για λόγους ευγονικής.
Εκατόν είκοσι δύο Κινέζοι επιστήμονες, βιολόγοι και γιατροί καταδίκασαν τις ενέργειες του Χε, θεωρώντας πως πλήττουν την ανάπτυξη της βιοϊατρικής έρευνας στην Κίνα. Παράλληλα, έρευνα ανακοίνωσαν ότι θα πραγματοποιήσουν οι κινεζικές αρχές. Το πανεπιστήμιο του Χε ανακοίνωσε ότι δεν ήξερε τίποτα για την έρευνα του καθηγητή του και ο ίδιος ισχυρίστηκε ότι την χρηματοδότησε με δικά του κεφάλαια. Ερωτήματα δημιουργεί το γεγονός ότι ενώ τα τελευταία χρόνια και άλλοι Κινέζοι επιστήμονες διατύπωσαν ισχυρισμούς για έρευνές τους που οδήγησαν σε γεννήσεις παιδιών με τροποποιημένο γενετικό κώδικα, δεν υπάρχει ακριβής εικόνα, ούτε έχει γίνει γνωστό κάποιο μέτρο που πάρθηκε για τέτοια ζητήματα. Θεωρητικά, η έρευνα που έκανε ο Χε είναι παράνομη στην Κίνα, όπου επιτρέπεται μόνο ο εργαστηριακός πειραματισμός με ανθρώπινα έμβρυα και μόνο για 14 μέρες.
Μιλώντας στο συνέδριο των γενετιστών αμέσως μετά από τον Χε, ο προεδρεύων Αμερικανός νομπελίστας Ντέιβιντ Μπάλτιμορ τόνισε ότι είχε συμφωνηθεί μεταξύ των επιστημόνων να μην προχωρήσει κανείς σε εγκυμοσύνες γενετικά τροποποιημένων μωρών πριν γίνει επιπλέον έρευνα για την αναγκαιότητα και ασφάλεια της διαδικασίας και δήλωσε πως δεν θεωρεί ιατρικά αναγκαία την παρέμβαση που έγινε στα δύο κοριτσάκια. Αλλος ομιλητής υποστήριξε ότι ο Χε εξαπάτησε τους γονείς για να πάρει τη συγκατάθεσή τους, λέγοντάς τους ότι επρόκειτο για δοκιμή εμβολίου για το Εϊτζ και ότι τα παιδιά ήταν πιθανό να ωφεληθούν. Το πρώτο συνέδριο των γενετιστών που είχε γίνει το 2015 είχε καταλήξει σε μια κοινή διακήρυξη, που χαρακτήριζε ανεύθυνη οποιαδήποτε γενετική τροποποίηση σε ανθρώπινα έμβρυα «χωρίς ευρεία κοινωνική συναίνεση για την αναγκαιότητα της προτεινόμενης εφαρμογής».
Ενας από τους εφευρέτες της τεχνικής CRISPR, ο Κινέζος Φενγκ Ζανγκ, κάλεσε τους συναδέλφους του σε όλο τον κόσμο σε μορατόριουμ στη χρήση της στην τεχνητή γονιμοποίηση και δήλωσε ότι οι κίνδυνοι της τροποποίησης εμβρύων για την αφαίρεση του γονιδίου CCR5 φαίνεται να είναι μεγαλύτεροι από τα πιθανά οφέλη, τονίζοντας ότι η αφαίρεση του γονιδίου CCR5 είναι πιθανόν να κάνει τα δύο παιδιά πιο ευάλωτα στον ιό του Δυτικού Νείλου.
