DNK se uređuje u Ukrajini. Zaborona objašnjava što je CRISPR i kako pomaže i prijeti čovječanstvu
Ukrajina je jedna od najpopularnijih zemalja na svijetu za eko-gnojidbu i jedna od rijetkih zemalja u kojoj nije zabranjeno uređivati genetski kod. Često se ova dva postupka rade zajedno. Neki znanstvenici vjeruju da je uređivanje DNK dobra stvar, dok se drugi brinu da diktatori mogu koristiti tehnologiju za stvaranje “nadljudi”. Zaborona objašnjava što je CRISPR-cas9 i zašto je vrijeme da se pokrene javna rasprava o etičnosti njegova korištenja.
Roman Stepanovič
Kako je DNK uređen
U jezgri naših stanica nalaze se molekule deoksiribonukleinske kiseline (DNK). DNK je baza podataka u kojoj su pohranjene naše genetske informacije. Ovo je nešto poput uputa za izgradnju našeg tijela do beskonačno malih detalja. DNK lanac se sastoji od nukleotidnih jedinica. Gen je dio DNK sa specifičnom sekvencom nukleotida. Skup ljudskih gena je genom koji se sastoji od 46 kromosoma. Ako zamislimo da je genom vrlo dugačak tekst, a nukleotidi slova, onda je gen mali dio teksta, potpuna izjava.
Na primjer, gen koji kodira proizvodnju inzulina sastoji se od 60 parova nukleotida. Za preuzimanje informacija iz “baze podataka”, poseban enzim stvara ribonukleinsku kiselinu (RNA) u jezgri stanice, koja kopira potrebne genetske “upute” iz DNK. Tada RNA napušta jezgru i počinje sinteza potrebnih proteina. Da, u pojednostavljenoj verziji, tako se javlja ključni mehanizam našeg života.
Osim gena u DNK, postoje takozvane “nekodirajuće sekvence”, koje ne sadrže nikakve upute ili informacije. Neki od njih obavljaju različite proceduralne i tehničke funkcije, ali uloga većine ovih “izjava” ostaje nepoznata.
Što je CRISPR?
Godine 1987. japanski znanstvenici proučavali su DNK Escherichia coli , uobičajenog crijevnog soja koji uzrokuje akutnu infekciju. Bili su iznenađeni kada su otkrili “nekodirajuću sekvencu” koju imaju samo ljudi. Bakterije obično imaju jednostavniji i “lakonski” lanac DNK. Otkrivene sekvence izgledale su čudno – ponavljajući se segmenti koji su bili odvojeni različitim dijelovima. Ta su područja nazvana odstojnicima.
Španjolski znanstvenik Francisco Mohica opisao je ove sekvence kao takve: “Kratka ponavljanja palindroma, redovito raspoređena u grupe.” Postao je poznat kao CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) objavljen je. Godine 2002. otkriveno je da su ta “ponavljanja” bila popraćena specifičnim Cas proteinima. Međutim, dugo nitko nije mogao razumjeti što to znači.
Proboj se dogodio 2005. godine, kada je nekoliko laboratorija odlučilo usporediti zagonetni CRISPR s već poznatim sekvencama DNK. Utvrđeno je da odgovara DNK nekih bakteriofaga – virusa koji inficiraju bakterije – i da je CRISPR imunološki sustav bakterija s jasnim sustavom timskog rada. Razmaknici u CRISPR sekvenci su fragmenti DNK virusa poznatih stanici, nešto poput mape podataka. Kada virus napadne, formira se vodič — molekula RNA koja u sebi nosi informacije o virusima i zajedno s Cas proteinima obavlja funkciju njihovog pronalaženja i uništavanja. Cas-protein pažljivo “presijeca” DNK sekvencu virusa, ubijajući tako dvije muhe jednim udarcem – uništava virus i istovremeno prikuplja nove razmaknice, ako je potrebno. Međutim, ova bitka može biti beskonačna. Virusi mutiraju, a CRISPR RNA iz proteina ih može prestati prepoznavati. Osim toga, razmaknici s podacima o virusima koji dugo nisu napali stanicu naknadno se brišu iz DNK.
Protein Cas9
CRISPR sustavi su različiti. U nekima su faze “specijalne operacije” odgovorne za pojedinačne Cas-proteine, koji tvore složen sustav. A tu je, na primjer, protein Cas9: u ovom slučaju sav posao preuzima jedan moćni protein. Postao je predmet istraživanja koje je do 2012. pokazalo da imunološki mehanizam bakterija može uređivati ljudski genom.
Uređivanje se događa na sljedeći način: u laboratoriju se stvara CRISPR RNA s potrebnim odstojnikom. Protein Cas9 veže se na ovu RNA, izrezujući nužni (ili “problematični”) fragment DNK. A umjesto fragmenta DNK, virus može kodirati bilo koji drugi, kao što je defektni dio genoma koji uzrokuje genetsku bolest. Postoje neki načini da se tijelo potakne kako “zašiti” lanac DNK bez defekta. Naša DNK je tako uređena: ako joj nešto nedostaje, ona to kopira iz sljedeće ćelije, au sljedeću je moguće “priložiti” ono što je potrebno.
Ovo otkriće jasno je dalo do znanja da uređivanjem genoma možete “izrezati” mnoge genetske bolesti. Na primjer, u svibnju 2020. američka farmaceutska tvrtka Editas Medicine izvijestila je da je upotrijebila CRISPR / Cas9 za liječenje oblika kongenitalne sljepoće. Nekada su znanstvenici uzimali ljudske stanice i “rezali” ih uz pomoć proteina u epruveti, a potom izmijenjene stanice vraćali u tijelo, no u slučaju sljepoće otopina se ubrizgavala u pacijentovo oko.
Međutim, čovjek još nije istražio punu prirodu gena. Ne znamo za što je većina gena odgovorna, a čak i ako znamo, ne razumijemo uvijek njihov značaj. Neke bolesti su monogene, odnosno uzrokovane su promjenom samo jednog gena. No, genetska priroda nekih bolesti, poput shizofrenije, trenutno je nejasna, jer mogu biti uzrokovane složenom kombinacijom gena. Pretpostavimo da je jedan gen, smješten u gornjim slojevima epiderme, odgovoran za činjenicu da je koža osobe pretjerano osjetljiva na sunce. Istodobno, ne znamo za što je taj isti gen odgovoran u, recimo, koštanom tkivu. Pokušaj da se osoba riješi kožne bolesti mogla bi je učiniti nesposobnom hodati.
Osim toga, postoji mogućnost da Cas9 može izrezati ne samo ono što je potrebno, već i neke slične “sekvence”. Problem neželjenih mutacija koje se mogu pojaviti tijekom “šivanja” lanca DNK nije u potpunosti riješen.
“Dizajnerska” djeca
Promjene u genima najlakše je provesti u oplođenom jajetu, kada se buduća osoba sastoji od samo jedne stanice. Prvi takav eksperiment proveden je 2015. u Kini: uz pomoć CRISPR/Cas9, istraživači su pokušali izliječiti jaje od genetske greške koja je uzrokovala bolest Beta-talasemija. Nisu se usudili to učiniti punopravnoj osobi; pokus je dovršen u određenoj fazi razvoja i diobe stanice. Nije bio baš uspješan: prvo, pokazalo se da samo 5-10% stanica ne sadrži defektan gen, a drugo, sustav je napravio mnoge neplanirane promjene u genomu. Bilo je potrebno povećati točnost.
Znanstvenici iz različitih zemalja sada tvrde da mogu povećati točnost CRISPR-a i izbjeći neželjene mutacije. Štoviše, osim Cas9, postoje i drugi bakterijski proteini koji mogu “rezati” DNK. Poznato je da postoje klinike (u većini zemalja rade pod zemljom ili polu-legalno) koje uređuju DNK u embrijima kako bi, primjerice, imali djecu s određenim bojama očiju i kose.
Embriji su se tek nedavno počeli uređivati. Najpoznatija priča dogodila se u Kini. Godine 2018. svjetski poznati genetičar He Jiankui rekao je da su njegovi eksperimenti s CRISPR-om rodili blizance s imunitetom na HIV. Međutim, pokazalo se da mu, prvo, nitko nije dao dopuštenje za takve eksperimente. Uprava Sveučilišta u Shenzhenu nije znala ništa o njima. Drugo, pokazao je lažne dokumente trudnicama koje su bile dio studije. I treće, ne postoje točni podaci koji bi dokazali da je eksperiment bio uspješan. U prosincu 2019., He Jiankui je zatvoren nakon istrage.
Snovi o nadčovjeku mogu postati stvarnost
Mnogo se manje zna o postupcima uređivanja embrija u Ukrajini. Primjerice, u ljeto 2018. klinika Nadiya rekla je američkoj radio stanici NPR da su znanstvenici uz pomoć DNK od tri različita roditelja uspjeli stvoriti dijete za neplodnu majku. A iz dokumentarca “Neprirodna selekcija”, posvećenog montaži DNK (izdan na Netflixu 2019.), postalo je poznato da je to učinjeno pomoću CRISPR-a. Novinari su također izvijestili da su u klinici zaposleni kineski znanstvenici koje kineske vlasti progone zbog sudjelovanja u sličnim eksperimentima. U intervjuu je ravnatelj klinike Valery Zukin rekao: “Ako možete pomoći obiteljima da imaju djecu, zašto bi to onda trebalo zabraniti?”
Na Zapadu je ovo pitanje popraćeno glasnim raspravama, ali na postsovjetskom prostoru o ovoj temi se gotovo ne govori u javnosti.
“Ako interveniramo [u ljudski DNK] samo kako bismo spriječili nasljedne bolesti, poput hemofilije, onda je to dobra stvar”, smatra Oksana Piven, viša istraživačica na Institutu za molekularnu biologiju i genetiku Nacionalne akademije znanosti Ukrajine . “Ali ako samo želimo uvesti varijante gena koje će osobu učiniti jačom i programirati je da postane dobar astronaut, ili nešto slično tome, kako je to onda etično? Ograničava jednakost svih ljudi…”
U međuvremenu, političari u zemljama s autoritarnim režimima sve više govore o korištenju CRISPR-a u vojne svrhe.
“Osoba može stvoriti osobu s bilo kojim zadanim karakteristikama. On može biti genijalni matematičar, može biti glazbenik, ali može biti i vojnik – čovjek koji se može boriti bez straha, sažaljenja i suosjećanja, i bez bola”, rekao je ruski predsjednik Vladimir Putin tijekom Svjetskog festivala mladih i Studenti u listopadu 2017. Istovremeno je rekao da je uređivanje genoma oružje koje je “strašnije od atomske bombe”.
A tijekom sastanka vlade o razvoju genetske tehnologije u Rusiji, postalo je poznato da su Rusi već razvili CRISPR protein Cas13a — čak je jeftiniji i točniji od Cas9.
Trenutno ne postoji međunarodni dokument, poput konvencije, koji bi mogao formulirati principe etike uređivanja gena i regulirati ovaj proces. Protein Cas9 vrlo je jednostavan, kaže genetičarka Oksana Piven, a ne postoje posebne dozvole za kupnju reagensa potrebnih za proceduru uređivanja gena u laboratoriju. U većini zemalja ovaj je postupak zabranjen zakonom, ali Ukrajina i Albanija su dvije zemlje u Europi u kojima nema izravne zabrane.
Poslušajte naš podcast o CRISPR-u: voditelj Roman Stepanovych raspravlja sa znanstvenicima kako ova tehnologija može promijeniti naše živote i zašto postoji toliko kontroverzi oko njezine etike.
Ova priča je proizvedena uz potporu Ruskog jezika News Exchange.
Prevela Kate Garcia
