Uređivanje genoma
Pomoću sustava CRISPR-Cas9 postalo je moguće ciljano i precizno modificirati genom bilo kojeg organizma - na primjer, bakterije, životinje, biljke ili ljudskog bića. U tom kontekstu, također se govori o uređivanju genoma i kirurgiji genoma. Metoda je prvi put opisana 2012. godine i trenutno se intenzivno istražuje i koristi u cijelom svijetu (Jinek i sur., 2012.). Sustav CRISPR-Cas9 razvijen je polazeći od obrambenog mehanizma adaptivnog imunološki sustav of bakterija. Omogućuje prokarionima uklanjanje neželjene i zarazne DNA, na primjer, iz bakteriofaga ili plazmida.
- CRISPR je kratica. To su repetitivne sekvence DNA u genomu bakterija.
- Cas9 označava.
Kako funkcionira
Kako funkcionira sustav CRISPR-Cas9? Protein Cas9 je takozvana endonukleaza, tj. Enzim koji reže nukleinske kiseline i, u ovom slučaju, dvostruki lanac DNA. Cas9 je vezan za RNA koja sadrži, pored stalnog dijela, i promjenjivi dio koji prepoznaje određenu sekvencu ciljane DNA. Taj se dio RNA naziva sgRNA (mala vodička RNA). SgRNA komunicira s DNA koju presijeca nukleaza. Rezultirajući dvostruki lanac može se dovršiti vlastitim mehanizmima za popravak stanice. To može dovesti do mutacija koje su zanimljive, na primjer, u uzgoju biljaka. Predložak RNA također se može koristiti za umetanje novog segmenta gena, na primjer za vraćanje funkcije oštećenog gena. Konačno, može se koristiti i za inaktivaciju gena koji uzrokuju bolesti. Da bi sustav CRISPR-Cas ušao u ćelije, također je potreban način isporuke. Na primjer, virusni vektori, liposomi ili fizikalne metode mogu se koristiti u tu svrhu. Sustav se od ostalih metoda razlikuje relativnom jednostavnošću, univerzalnošću, brzinom i cijenom. CRISPR-Cas se u načelu može primijeniti izravno na ljude ili na stanice koje se uklone s pacijenta, modificiraju, razmnožavaju i nakon toga ponovno uvode. To se naziva ex vivo tretmanom ili autolognim transplantacija.
Indikacije
CRISPR-Cas9 već danas igra važnu ulogu u istraživanjima i proizvodnji lijekova, samo nekoliko godina nakon što je metoda opisana. U budućnosti dodatna genska terapija droge će se razvijati. Potencijalne medicinske primjene su vrlo brojne. Tu spadaju, na primjer, teške genetske bolesti kao što Duchennova mišićna distrofija, cistična fibroza, zarazne bolesti poput HIV-a i hepatitis, hemofilije i karcinomi. CRISPR-Cas9 i slične metode za uređivanje genoma po prvi puta otvaraju mogućnost ne samo da simptomatski liječe bolesti, već i da ih izliječe na razini genetskih informacija.
Štetni učinci i rizici
Jedan od potencijalnih problema je selektivnost metode. Moguće je da bi CRISPR mogao uzrokovati genetske promjene na drugim nepoželjnim mjestima u genomu. Oni se nazivaju "učincima izvan cilja". To mogu biti opasne i dovesti do nuspojava. Uz to, učinkovitost sustava još treba povećati. U ljudi se, osim somatskim stanicama i matičnim stanicama, može manipulirati i zametnim stanicama, što dovodi do nasljeđivanja promijenjenih gena. Na primjer, već je pokazano da se CRISPR-Cas9 može primijeniti na embrije, što stvara strah od „beba dizajnera“ i potencijalno ima dalekosežne posljedice za budući razvoj čovječanstva. Intervencija protiv klice vrlo je kontroverzna i zabranjena u većini zemalja.
