Editarea genelor embrionului uman poate avea consecințe nedorite pentru sănătatea umană și pentru societate în ansamblu. Prin urmare, atunci când un om de știință chinez a folosit această metodă în încercarea de a face copiii mai rezistenți la HIV, mulți au condus rapid să condamne mișcarea ca fiind prematură și iresponsabilă. Natura a cerut cercetătorilor ce împiedică această procedură să fie considerată o practică clinică acceptabilă.
Încercările de a face schimbări ereditare în genomul uman au fost controversate. Iată ce trebuie să faceți pentru ca această tehnică să fie sigură și acceptabilă.
La șase luni de la nuntă, Jeff Carroll și soția sa au decis să nu aibă copii. Carroll, o fostă caporală a armatei americane în vârstă de 25 de ani, tocmai a aflat că are o mutație care provoacă coreea lui Huntington, o tulburare genetică care dăunează creierului și sistemului nervos și duce invariabil la moarte prematură. În urmă cu aproximativ patru ani, mama sa a fost diagnosticată cu boala, iar acum a aflat că și el, aproape sigur, se va îmbolnăvi.
Față de o șansă de 50% de a transmite copiilor lor aceeași soartă sumbră, cuplul a decis că copiii nu se află în discuție. „Tocmai am închis subiectul”, spune Carroll.
În timp ce era încă în armată, a început să studieze biologia în speranța de a-și înțelege mai bine boala. El a aflat că există o astfel de procedură precum diagnosticul genetic preimplant, sau PGD. Carroll și soția sa ar putea exclude practic posibilitatea transmiterii mutației prin fertilizarea in vitro (FIV) și diagnosticarea embrionilor. Au decis să-și încerce norocul, iar în 2006 au avut gemeni fără mutația lui Huntington.
Carroll este acum cercetător la Western Washington University din Bellingham, unde aplică o altă tehnică care ar putea ajuta cuplurile în situația sa: editarea genomică CRISPR. El a folosit deja acest puternic instrument pentru a modifica expresia genei responsabile pentru boala Huntington în celulele de șoarece. Deoarece coreea lui Huntington este cauzată de o singură genă, iar consecințele acesteia sunt atât de devastatoare, această boală este adesea citată ca un exemplu de situație în care editarea genelor în embrionul uman - o procedură care poate provoca modificări moștenite de generațiile viitoare și, prin urmare, este controversată - poate fi cu adevărat justificate. Dar perspectiva utilizării CRISPR pentru a modifica această genă în embrionii umani încă îi îngrijorează Carroll. „Aceasta este o etapă uriașă”, spune el. - Înțeleg,că oamenii vor să o transmită cât mai curând - inclusiv eu. Dar în această chestiune trebuie să se renunțe la toate ambițiile”. Procedura poate avea consecințe neprevăzute pentru sănătatea umană și pentru întreaga societate. Va fi nevoie de zeci de ani de cercetare înainte ca tehnologia să fie în siguranță, a spus el.
Opinia publică despre editarea genelor pentru prevenirea bolilor este, în general, pozitivă. Dar reticența lui Carroll este împărtășită de mulți oameni de știință. Când anul trecut a izbucnit vestea că un biofizician chinez folosea editarea genomului pentru a încerca să facă copiii mai rezistenți la HIV, mulți oameni de știință au fost repede să condamne mișcarea ca fiind prematură și iresponsabilă.
De atunci, mai mulți cercetători și societăți științifice au solicitat un moratoriu pentru editarea genomului uman moștenit. Dar un astfel de moratoriu ridică o întrebare importantă, spune embriologul Tony Perry de la Universitatea din Bath, Marea Britanie. „Când poate fi îndepărtat?”, Spune el. - Ce condiții trebuie îndeplinite?
Video promotional:
Natura a cerut cercetătorilor și altor părți interesate ce împiedică editarea genetică a genelor să fie considerată o metodă clinică acceptabilă. Unele probleme științifice pot fi probabil depășite, dar poate fi necesar să se modifice practica studiilor clinice și să se găsească un consens mai larg asupra tehnologiei pentru o metodă care să fie certificată.
Treci din țintă: Câte „greșeli” puteți face?
Editarea genomului este dificilă din punct de vedere tehnic, dar ceea ce atrage cea mai mare atenție este potențialul pentru modificări genetice nedorite, spune Martin Pera, cercetător de celule stem la laboratorul lui Jackson din Bar Harbor, Maine. Cu toate acestea, adaugă el, aceasta este problema care este probabil cea mai ușoară de rezolvat.
Cea mai populară metodă de editare a genelor este sistemul CRISPR-Cas9. Mecanismul însuși este împrumutat de la unele bacterii, care îl folosesc pentru a se apăra de viruși prin tăierea ADN-ului cu enzima Cas9. Un om de știință poate utiliza o bucată de ARN pentru a direcționa Cas9 către o anumită regiune din genom. Cu toate acestea, așa cum se dovedește, Cas9 și enzime similare taie ADN-ul în alte locuri, mai ales atunci când există secvențe de ADN în genom care sunt similare cu ținta dorită. Aceste incizii „laterale” pot duce la probleme de sănătate, cum ar fi schimbarea unei gene care inhibă creșterea tumorii poate duce la cancer.
Cercetătorii au încercat să dezvolte alternative la enzima Cas9 care pot fi mai puțin predispuse la erori. De asemenea, au dezvoltat versiuni de Cas9 care dau o rată de eroare mai mică.
Rata de eroare variază în funcție de ce regiune a genomului vizează enzima. Multe enzime de editare a genelor au fost studiate doar la șoareci sau celule umane cultivate în cultură, nu și în embrioni umani. Rata de eroare poate fi diferită la celulele de șoarece și la om, precum și la celulele mature și embrionare.
Numărul de erori nu trebuie să fie zero. O cantitate mică de modificări de ADN apar în mod natural de fiecare dată când o celulă se divide. Unii spun că anumite modificări de fond pot fi acceptabile, mai ales dacă metoda este folosită pentru a preveni sau trata o boală gravă.
Unii cercetători consideră că rata de eroare CRISPR este deja suficient de mică, spune Perry. "Dar - și cred că este destul de mare", dar "încă nu ne-am dat seama de specificul editării ouălor umane și a embrionilor", a spus el.
Țintă, dar nu așa: cât de corectă ar trebui să fie editarea genomică?
O problemă mai mare decât efectele secundare pot fi modificările ADN care sunt vizate, dar nedorite. După ce Cas9 sau o enzimă similară taie ADN-ul, celula este lăsată să vindece rana. Dar procesele de reparare a celulelor sunt imprevizibile.
O formă de reparare sau reparare a ADN-ului este atașarea finală neomologă, care înlătură unele dintre literele ADN la tăiere - un proces care poate fi util dacă scopul editării este dezactivarea expresiei unei gene mutante.
O altă formă de reparație, numită reparație omologă, permite cercetătorilor să rescrie secvența ADN, oferind un eșantion care este copiat la locul tăierii. Poate fi utilizat pentru a corecta o afecțiune, cum ar fi fibroza chistică, care este de obicei cauzată de o ștergere (pierderea unei porțiuni a unui cromozom) în gena CFTR.
Ambele procese sunt dificil de controlat. Ștergerile cauzate de unirea finală neomologă pot varia ca mărime, formând secvențe diferite de ADN. Reparația omologă permite un control mai bun asupra procesului de editare, dar apare mult mai rar decât ștergerea în multe tipuri de celule. Studiile efectuate la șoareci ar putea face ca editarea genomică CRISPR să fie mai precisă și mai eficientă decât este acum, spune Andy Greenfield, genetician la Harwell Institute din Marea Britanie Medical Research Council, în apropiere de Oxford. Șoarecii creează urmași mari și, astfel, cercetătorii au multe încercări de a obține o editare reușită și de a scăpa de toate greșelile. Nu se poate spune același lucru despre embrionii umani.
Încă nu este clar cât de eficientă va fi repararea omologă vizată la om sau chiar cât de exact va funcționa. În 2017, un grup de oameni de știință a utilizat CRISPR-Cas9 în embrioni umani pentru a corecta variantele de gene asociate cu insuficiența cardiacă. Embrionii nu au fost implantați, dar rezultatele au arătat că celulele modificate au fost utilizate ca un șablon pentru repararea ADN cu genomul mamei, mai degrabă decât șablonul ADN furnizat de cercetători. Aceasta se poate dovedi a fi un mod mai fiabil de editare a ADN-ului din embrioni umani. Dar de atunci, alți cercetători au raportat că nu au reușit să reproducă aceste rezultate. „Încă nu înțelegem pe deplin cum se face reparația ADN-ului în embrioni”, spune Jennifer Doudna, biolog molecular la Universitatea din California, Berkeley.„Trebuie să lucrăm mult cu alte tipuri de embrioni pentru a înțelege cel puțin lucrurile de bază.”
Cercetătorii dezvoltă modalități de soluționare a problemelor asociate reparației ADN-ului. Două lucrări publicate în iunie discută despre sistemul CRISPR, care poate insera ADN-ul în genom fără a perturba ambele fire, ocolind astfel dependența de mecanismele de reparare a ADN-ului. Dacă sistemele reușesc testarea ulterioară, ei ar putea permite cercetătorilor să controleze mai bine procesul de editare.
O altă abordare este utilizarea unei tehnici numite editare de bază. Redactorii de bază conțin un Cas9 dezactivat împreună cu o enzimă care poate converti o literă de ADN în alta. Cas9 dezactivat direcționează editorul de bază către o secțiune a genomului, unde modifică chimic ADN-ul direct fără a-l tăia. Cercetările publicate în aprilie au arătat că unii dintre acești editori de bază pot, de asemenea, să facă modificări neintenționate, dar lucrările continuă să le îmbunătățească acuratețea.
„Editarea de bază nu îndeplinește în prezent criteriile noastre”, spune Matthew Porteus, un hematolog pediatru la Universitatea Stanford din California. „Dar vă puteți imagina că se va îmbunătăți în timp”.
Citiți continuarea aici.
Heidi Ledford
