Ο Θρίαμβος της Γενετικής | Η μέθοδος γενετικής τροποποίησης CRISPR

Νικόλαος Κατσιλάμπρος, Ομότιμος Καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ

Η επανάσταση στη γενετική

Η μέθοδος γενετικής τροποποίησης CRISPR έφερε, πριν από δέκα χρόνια, επανάσταση σε πολλούς επιστημονικούς τομείς

• Η Καθημερινή
• 3 Jul 2022
• Tου ΚΑΡΛ ΖΙΜΕΡ THE NEW YORK TIMES

Η CRISPR αποτελεί σήμερα ένα πολύτιμο εργαλείο για τους ειδικούς. Βιολόγοι που ασχολούνται με την έρευνα σε αντικαρκινικές θεραπείες την εφάρμοσαν ελέγχοντας ένα προς ένα τα γονίδια των καρκινικών κυττάρων, προκειμένου να διαπιστώσουν ποια είναι σημαντικά.

Πριν από δέκα χρόνια άρχισε να εφαρμόζεται η μέθοδος γενετικής τροποποίησης CRISPR, που έφερε επανάσταση σε πολλούς επιστημονικούς τομείς για τους βιολόγους.

Πριν από δέκα χρόνια ξεκίνησε μια επιστημονική επανάσταση. Στις 28 Ιουνίου 2012, η Τζένιφερ Ντούντνα, βιοχημικός στο Πανεπιστήμιο Μπέρκλεϊ της Καλιφόρνιας, περιέγραψε στο περιοδικό Science μια νέα μέθοδο τροποποίησης του DNA. Η δυνατότητα ασφαλούς μεταβολής των γονιδίων μας, εκτιμούσε, θα μας απελευθέρωνε από το άγος των κληρονομικών ασθενειών και εκείνων των νοσημάτων που έχουν γενετικό υπόβαθρο, όπως ο καρκίνος.

Τη δεκαετία που ακολούθησε, η μέθοδος CRISPR αναδείχθηκε σε μία από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις της σύγχρονης βιολογίας, μεταβάλλοντας ριζικά τον τρόπο που οι ερευνητές προσεγγίζουν, και μελλοντικά θα θεραπεύουν, πάσχοντες. Ταυτόχρονα, βρήκε εφαρμογές σε πληθώρα άλλων επιστημονικών πεδίων. Οι εξελικτικοί βιολόγοι τη χρησιμοποιούν για να μελετήσουν τους Νεάντερταλ, ενώ οι φυτοβιολόγοι για να δημιουργήσουν πιο βιταμινούχες και ανθεκτικές καλλιέργειες.

Η αξία της CRISPR είναι τόσο μεγάλη που η δρ Ντούντνα και η συνεργάτις της, Εμανουέλ Σαρπεντιέ, της μονάδας μελέτης παθογόνων παραγόντων του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ, το 2020 βραβεύθηκαν με το Νομπέλ Χημείας. Η επιτροπή απονομής, στο σκεπτικό της απόφασής της ανέφερε ότι «η μελέτη τους, το 2012, υπήρξε ένα πείραμα που εισήγαγε μια νέα εποχή».

H καινοτόμος μέθοδος, βέβαια, εκτός από ελπίδες, ήγειρε και ερωτήματα βιοηθικής, τα οποία η δρ Ντούντνα είχε εξαρχής συνειδητοποιήσει. Σήμερα, δέκα χρόνια αργότερα, είναι πιο επίκαιρα από ποτέ. Οι τροποποιημένες με τη μέθοδο CRISPR καλλιέργειες θα συμβάλουν, άραγε, στην επίλυση του επισιτιστικού προβλήματος του πλανήτη βοηθώντας τους φτωχούς αγρότες ή απλώς θα κάνουν πλουσιότερους τους επιχειρηματικούς κολοσσούς που θα επενδύσουν στην τεχνολογία; Η ιατρική επανάσταση που θα επιφέρει θα βελτιώσει την υγεία των πιο ευάλωτων ή μόνον όσων μπορούν να δαπανήσουν αστρονομικά ποσά για θεραπείες;

Την πιο έντονη ανησυχία, ωστόσο, γεννάει το ερώτημα που εγείρεται σχετικά με τον τρόπο εφαρμογής της από τις μελλοντικές γενεές για τη γενετική τροποποίηση των ανθρώπινων εμβρύων. Η ανησυχία ήταν απλώς θεωρητική, μέχρι το 2018, όταν ο Κινέζος βιοφυσικός Χε Ζανκούι τροποποίησε το γονίδιο που μας καθιστά ευάλωτους στο AIDS σε τρία έμβρυα. Στη συνέχεια, αυτά εμφυτεύθηκαν στις μήτρες γυναικών από τη Σεντζέν και ήλθαν στον κόσμο. Τι απέγιναν παραμένει άγνωστο, αλλά το 2019 ο Κινέζος επιστήμονας καταδικάστηκε σε φυλάκιση. Τον Απρίλιο, η επιθεώρηση MIT Review ανέφερε ότι είχε ήδη αποφυλακισθεί.

Η επιστημονική κοινότητα δεν γνωρίζει άλλους που ακολούθησαν τα βήματα του δρος Χε. Οσο, όμως, η μέθοδος εξελίσσεται και βελτιώνεται, η γενετική τροποποίηση των ανθρώπινων εμβρύων ενδέχεται να εξελιχθεί σε μια ασφαλή και απ οτελεσματική θεραπευτική επιλογή για ευρύ φάσμα νοσημάτων. Μήπως τότε θα γίνει «ηθικώς αποδεκτή» η γονιδιακή επιδιόρθωση; Τι θα συμβεί αν, μελλοντικά, οι γονείς επιλέγουν τα μωρά τους να μην είναι μόνον υγιή, αλλά και να έχουν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά τα οποία θεωρούν επιθυμητά, όπως το ύψος, το χρώμα των ματιών και η οξύνοια;

Πολλοί επιστήμονες εκτιμούν ότι η σημερινή κοινωνία δεν είναι ακόμη έτοιμη να δεχθεί κάτι τέτοιο. Η δρ Φρανσουάζ Μπαϊλίς, καθηγήτρια Βιοηθικής στο Πανεπιστήμιο Νταλουζί του Καναδά, εκτιμά πως η κοινή γνώμη αδυνατεί να αντιληφθεί τις λεπτές έννοιες του εγχειρήματος και να εισφέρει απαντήσεις στα ηθικά διλήμματα που γεννώνται. «Δεν πιστεύω ότι ο κόσμος έχει τη γνώση που απαιτείται για να κατανοήσει ποιο είναι το διακύβευμα εδώ. Υπάρχει ένα χάσμα μεταξύ του να κάνουμε τους ανθρώπους καλύτερα και του να κάνουμε καλύτερους ανθρώπους», λέει χαρακτηριστικά.

Παρά τα ηθικά διλήμματα αυτής της ιατρικής επανάστασης, η μέθοδος CRISPR αποτελεί σήμερα ένα πολύτιμο εργαλείο για τους ειδικούς. Βιολόγοι που ασχολούνται με την έρευνα σε αντικαρκινικές θεραπείες την εφάρμοσαν ελέγχοντας ένα προς ένα τα γονίδια των καρκινικών κυττάρων, προκειμένου να διαπιστώσουν ποια είναι σημαντικά. Η KSQ Therapeutics, με έδρα στο Κέμπριτζ της Μασαχουσέτης, χρησιμοποίησε τη μέθοδο και εντόπισε ένα γονίδιο που διαδραματίζει κομβικό ρόλο στην αύξηση κάποιων καρκινικών όγκων. Πριν από ένα χρόνο ξεκίνησε την κλινική μελέτη ενός σκευάσματος που αδρανοποιεί το συγκεκριμένο γονίδιο.

Η Caribou Biosciences, συνιδρύτρια της οποίας είναι η δρ Ντούντνα, και η CRISPR Therapeutics, της δόκτορος Σαρπεντιέ, πραγματοποιούν κλινικές μελέτες εφαρμόζοντας την CRISPR διαφορετικά: τροποποιούν τα λεμφοκύτταρα έτσι ώστε να επιτίθενται με μεγαλύτερη δύναμη κατά των καρκινικών κυττάρων. Οι δύο εταιρείες, και αρκετές άλλες, προσπαθούν, εξάλλου, να θεραπεύσουν κληρονομικά νοσήματα. Οι προσπάθειές τους φαίνεται να στέφονται με επιτυχία.

Στις αρχές Ιουνίου, η CRISPR Therapeutics και η Vertex, μια εταιρεία βιοτεχνολογίας στη Βοστώνη, δημοσιοποίησαν τα συμπεράσματα μελέτης σε 75 ασθενείς που έπασχαν από β μεσογειακή και δρεπανοκυτταρική αναιμία. Αμφότερες οι νόσοι επηρεάζουν την αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων που μεταφέρει οξυγόνο. Οι ερευνητές εκμεταλλεύθηκαν το γεγονός ότι ο άνθρωπος δεν διαθέτει μόνο ένα γονίδιο αιμοσφαιρίνης. Ένα ακόμη, το γονίδιο της εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης, είναι ενεργό στην ενδομήτριο ζωή και αδρανοποιείται λίγους μήνες μετά τη γέννηση.

Οι ερευνητές αφαίρεσαν βλαστοκύτταρα ερυθροκυττάρων από τον μυελό των εθελοντών και χρησιμοποιώντας την CRISPR εξάλειψαν τον «διακόπτη» που αδρανοποιεί το γονίδιο της εμβρυϊκής αιμοσφαιρίνης. Τα τροποποιημένα βλαστοκύτταρα εγχύθηκαν στους ασθενείς και αναπτύχθηκαν σε ερυθρά αιμοσφαίρια γεμάτα αιμοσφαιρίνη.

Από τους 44 εθελοντές που έπασχαν από β μεσογειακή αναιμία και υποβλήθηκαν στην καινοτόμο θεραπεία, οι 42 δεν χρειάστηκαν ξανά τακτικές μεταγγίσεις. Ταυτόχρονα, κανείς από τους 31 πάσχοντες από δρεπανοκυτταρική αναιμία δεν βίωσε την επώδυνη πτώση του οξυγόνου του αίματος, που θα τον οδηγούσε στο νοσοκομείο. Οι εταιρείες ελπίζουν ότι τη νέα χρονιά θα εγκριθεί η πρωτοποριακή θεραπεία από τον αμερικανικό Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων (FDA).

Άλλες εταιρείες εγχέουν ήδη τα μόρια CRISPR απευθείας στον οργανισμό του ασθενούς. Η Intellia Therapeutics, μία ακόμη εταιρεία που ίδρυσε η δρ Ντούντνα, συνεργάζεται με τη Regeneron και θα ξεκινήσουν κλινική μελέτη για την εφαρμογή της μεθόδου στοχεύοντας στη θεραπεία της αμυλοείδωσης από τρανσθυρετίνης (ATTR αμυλοείδωση), μια σπάνια νόσο κατά την οποία μια κατεστραμμένη ηπατική πρωτεΐνη σωρεύεται στο αίμα προκαλώντας τελικά τον θάνατο. Αυτή τη φορά, οι ειδικοί ενέχυσαν μόρια CRISPR απευθείας στο ήπαρτων ασθενών, προκειμένου να αδρανοποιήσουν το υπεύθυνο, ελαττωματικό γονίδιο. Οπως ανέφεραν πρόσφατα οι επιστήμονες της εταιρείας, η χορήγηση μιας θεραπ ευτικής δόσης προκάλεσε σημαντική μείωση της πρωτεΐνης στο αίμα των εθελοντών επί τουλάχιστον ένα χρόνο.

Παρότι οι μελέτες της μεθόδου σε εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα συνεχίζονται, η Μπίκε Μπεκάρ, μεταπτυχιακή φοιτήτρια Αναπαραγωγικής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Γάνδης, υπογραμμίζει ότι η εφαρμογή της, όχι εργαστηριακά αλλά στην πραγματική ζωή, συνιστά μια μεγάλη πρόκληση και αναμφίβολα κρύβει κινδύνους. Η κατάτμηση του DNA, παραδείγματος χάρη, μπορεί να οδηγήσει σε ανακατανομή των χρωμοσωμάτων και κανείς δεν μπορεί να γνωρίζει τι ακριβώς θα σημάνει αυτό.

«Τα πράγματα είναι σαφώς πολύ πιο δύσκολα από ό,τι νομίζαμε και η αλήθεια είναι πως αυτήν τη στιγμή δεν γνωρίζουμε τι κάνουμε», παραδέχεται. Ελπίζει, ωστόσο, ότι μελλοντικά οι επιστήμονες θα έχουν τη δυνατότητα τροποποίησης του εμβρυϊκού γονιδιώματος με αξιοπιστία και ασφάλεια, απελευθερώνοντας τις επόμενες γενεές από θανατηφόρους κληρονομικές ασθένειες. «Κάτι τέτοιο δεν πρόκειται να συμβεί την επόμενη πενταετία, αλλά νομίζω ότι θα το ζήσω», προσθέτει. Το ίδιο ελπίζουν όλοι.

Αναδείχθηκε σε μία από τις σημαντικότερες βιολογικές ανακαλύψεις, μεταβάλλοντας ριζικά τον τρόπο που οι ερευνητές προσεγγίζουν, και μελλοντικά θα θεραπεύουν, πάσχοντες.

H καινοτόμος μέθοδος εγείρει και ανησυχίες, με σοβαρότερη το ενδεχόμενο εφαρμογής της από τις μελλοντικές γενεές για τη γενετική τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων.