De la înființare în urmă cu patru decenii, ingineria genetică a devenit o sursă de mare speranță în domeniul sănătății, agriculturii și industriei. Dar, de asemenea, a provocat o îngrijorare profundă, nu în special din cauza laboriozității procesului de editare a genomului. Acum, o nouă tehnică, CRISPR-Cas, oferă atât precizie, cât și capacitatea de a modifica textul genomului în mai multe locații simultan. Dar acest lucru nu a înlăturat cauza îngrijorării.
Genomul poate fi văzut ca un fel de partitură muzicală. În același mod în care notele spun muzicienilor dintr-o orchestră când și cum să cânte, genomul spune părților constitutive ale celulei (de obicei proteine) ce ar trebui să facă. Partitura poate include și notele compozitorului care indică posibile modificări, excese, care pot fi adăugate sau excluse, după caz. Pentru genom, astfel de „note” apar din viața celulelor de-a lungul multor generații într-un mediu în continuă schimbare.
Programul genetic al ADN-ului este asemănător cu o carte fragilă: ordinea paginilor sale se poate schimba, iar unele chiar se deplasează în programul altor celule. Dacă o pagină este, să zicem, laminată, este mai puțin predispusă la deteriorare pe măsură ce se întoarce. De asemenea, elementele programului genetic, protejate de o acoperire puternică, sunt mai capabile să pătrundă în diferite celule și apoi să se reproducă pe măsură ce celula se împarte.
Ulterior, acest element devine un virus cu propagare rapidă. Următorul pas este o celulă care reproduce virusul - inutil sau dăunător - pentru a dezvolta o modalitate de a-l contracara. Și, de fapt, așa a apărut prima dată procesul CRISPR-Cas pentru a proteja bacteriile împotriva virusurilor invadatoare.
Acest proces permite moștenirile proprietăților dobândite. În timpul primei infecții, un mic fragment din genomul viral - un fel de semnătură - este copiat în insula genomică CRISPR (un fragment suplimentar al genomului, în afara textului genomului parental). Drept urmare, memoria infecției persistă de generații întregi. Când un descendent al unei celule este infectat cu un virus, secvența va fi comparată cu genomul viral. Dacă un virus similar a infectat părintele celulei, descendentul îl va recunoaște și mecanisme speciale îl vor distruge.
Pentru oamenii de știință, acest proces complex de descifrare a durat multe decenii, nu în ultimul rând pentru că a contrazis teoriile standard ale evoluției. Până în prezent, oamenii de știință și-au dat seama cum să reproducă procesul, permițând oamenilor să editeze genomuri specifice cu cea mai mare precizie - practic sfântul graal al ingineriei genetice în aproape 50 de ani.
Aceasta înseamnă că oamenii de știință pot utiliza mecanismul CRISPR-Cas pentru a rezolva problemele din genom - echivalentul erorilor de dactilografiere din textul scris. De exemplu, în cazul cancerului, am dori să distrugem acele gene care permit înmulțirea celulelor tumorale. De asemenea, ne interesează introducerea genelor în celule care nu le-au primit niciodată prin transmitere genetică naturală.
Nu este nimic nou în aceste scopuri. Dar, cu CRISPR-Cas, suntem mult mai bine echipați pentru a le realiza. Metodele anterioare au lăsat urme în genomul modificat, contribuind, de exemplu, la rezistența la antibiotice. În schimb, o mutație produsă de CRISPR-Cas nu este diferită de o mutație care a apărut spontan. Acesta este motivul pentru care Administrația americană pentru produse alimentare și droguri a decis că astfel de constituenți nu trebuie să fie etichetați ca organisme modificate genetic.
Video promotional:
Dacă mai multe gene trebuiau să fie modificate, metodele anterioare erau deosebit de dificile, deoarece procesul trebuia făcut secvențial. Datorită CRISPR-Cas, capacitatea de a efectua modificări ale genomului în același timp a permis crearea de ciuperci și mere care nu se oxidează sau se rumenesc în contact cu aerul - rezultat care necesită dezactivarea simultană a mai multor gene. Aceste mere sunt deja pe piață și nu sunt considerate organisme modificate genetic.
Alte aplicații sunt în dezvoltare. Așa-numita procedură de generare a genelor pentru manipularea genomului poate reduce daunele cauzate de insectele purtătoare de boli. Modificarea țintită a gameților la țânțari - cea mai mortală din lume pentru oameni - i-ar face incapabili să transmită un virus sau un parazit.
Însă utilizarea CRISPR-Cas trebuie abordată cu precauție. În timp ce această tehnologie se poate dovedi un element favorabil în lupta împotriva multor boli mortale, aceasta implică, de asemenea, riscuri grave și potențial complet imprevizibile. În primul rând, deoarece genomii se reproduc și se răspândesc prin reproducere, modificarea unei întregi populații va necesita doar modificarea unui număr limitat de indivizi, mai ales dacă ciclul de viață al organismului este scurt.
Mai mult, având în vedere ubicuitatea hibridizării între speciile învecinate, este posibil ca modificarea unei specii de țânțari să se extindă treptat și incontrolabil și la alte specii. Analiza genomelor animale arată că astfel de evenimente au avut loc în trecut, speciile fiind capturate de elemente genetice care ar putea afecta echilibrul ecosistemului și evoluția speciilor (deși este imposibil să spun cum). Și dacă schimbarea populației de țânțari este periculoasă, nu se știe ce s-ar putea întâmpla dacă modificăm celulele umane - în special, celulele germinale - fără o analiză atentă.
Tehnologia CRISPR-Cas este pregătită să schimbe lumea. Principala provocare astăzi este să ne asigurăm că aceste schimbări funcționează.
Antoine Danchin
