Od svog osnutka prije četiri desetljeća, genetski inženjering postao je izvor velike nade u zdravstvu, poljoprivredi i industriji. Ali također je izazvala duboku zabrinutost, ne samo zbog napornosti postupka uređivanja genoma. Sada nova tehnika, CRISPR-Cas, nudi i preciznost i mogućnost promjene teksta genoma na više lokacija istovremeno. Ali to nije uklonilo razlog za zabrinutost.
Genom se može vidjeti kao svojevrsni glazbeni rezultat. Na isti način na koji glazbene note glazbenicima u orkestru govore kada i kako svirati, genom kaže na sastavne dijelove ćelije (obično bjelančevine) što bi trebali raditi. Ocjena može sadržavati i skladateljeve bilješke koje ukazuju na moguće promjene, viškove, koji se mogu dodati ili isključiti, ovisno o slučaju. Za genom, takve "bilješke" proizlaze iz života stanica tijekom mnogih generacija u okruženju koje se stalno mijenja.
Genetski program DNA sličan je krhkoj knjizi: redoslijed stranica može se mijenjati, a neke čak prelaze u program drugih stanica. Ako je stranica, recimo, laminirana, ona je manje sklona oštećenju dok se okreće. Isto tako, elementi genetskog programa, zaštićeni jakim premazom, mogu bolje prodirati u različite stanice i potom se razmnožavati kako se stanica dijeli.
Nakon toga, ovaj element postaje virus koji se brzo širi. Sljedeći je korak stanica koja reproducira virus - beskoristan ili štetan - kako bi razvila način suzbijanja. U stvari, to je način na koji se prvi put pojavio proces CRISPR-Cas kako bi zaštitio bakterije od invazije virusa.
Ovaj postupak omogućava da stečena svojstva postanu nasljedna. Tijekom prve infekcije mali se fragment virusnog genoma - vrsta potpisa - kopira na CRISPR genomski otok (dodatni fragment genoma, izvan teksta matičnog genoma). Kao rezultat toga, pamćenje zaraze traje generacijama. Kada je potomak stanice zaražen virusom, slijed će se usporediti s virusnim genomom. Ako je sličan virus zarazio roditelja stanice, potomak će ga prepoznati, a posebni mehanizmi će ga uništiti.
Za znanstvenike je ovaj složen postupak dešifriranja trajao mnogo desetljeća, najmanje zato što je bio u suprotnosti sa standardnim teorijama evolucije. No do danas su znanstvenici smislili kako replicirati postupak, omogućujući ljudima da uređuju određene genome s najvećom preciznošću - praktički sveti gral genetskog inženjeringa u gotovo 50 godina.
To znači da znanstvenici mogu koristiti CRISPR-Cas mehanizam za popravljanje problema u genomu - ekvivalent pogreške u kucanju pisanog teksta. Na primjer, u slučaju raka, željeli bismo uništiti one gene koji omogućavaju tumorskim stanicama da se množe. Također smo zainteresirani za uvođenje gena u stanice koje ih nikada nisu primile prirodnim genetskim prijenosom.
U te svrhe nema ništa novo. Ali s CRISPR-Casom smo puno bolje opremljeni za njihovo postizanje. Dosadašnje metode ostavile su traga u modificiranim genima, pridonoseći, primjerice, rezistenciji na antibiotike. Suprotno tome, mutacija koju proizvodi CRISPR-Cas ne razlikuje se od mutacije koja je nastala spontano. Zbog toga je američka Uprava za hranu i lijekove presudila da se takvi sastojci ne bi trebali označavati kao genetski modificirani organizmi.
Promotivni video:
Ako je nekoliko gena trebalo modificirati, prethodne su metode bile posebno teške jer se postupak mora provoditi uzastopno. Zahvaljujući CRISPR-Casu, mogućnost istovremenog modificiranja genoma omogućila je stvaranje gljiva i jabuka koje ne oksidiraju i ne postanu smeđe kada su u kontaktu sa zrakom - rezultat koji zahtijeva istodobnu deaktivaciju nekoliko gena. Te se jabuke već nalaze na tržištu i ne smatraju se genetski modificiranim organizmima.
Ostale aplikacije su u razvoju. Takozvani postupak generiranja gena za manipulaciju genomom može umanjiti štetu koju uzrokuju insekti koji prenose bolest. Ciljana izmjena gameta kod komaraca - najsmrtonosnija na svijetu za ljude - učinila bi ih nesposobnima za prijenos virusa ili parazita.
No uporabi CRISPR-Casa treba pristupiti s oprezom. Iako se ova tehnologija može pokazati kao blagodati u borbi protiv mnogih smrtonosnih bolesti, ona također predstavlja ozbiljne i potencijalno potpuno nepredvidive rizike. Prvo, zato što će se genomi umnožavati i razmnožavati, modificiranje cijele populacije zahtijeva samo modificiranje ograničenog broja jedinki, posebno ako je životni ciklus organizma kratak.
Štoviše, s obzirom na sveprisutnost hibridizacije među susjednim vrstama, moguće je da će se modifikacija jedne vrste komaraca postupno i nekontrolirano širiti i na druge vrste. Analiza životinjskih genoma pokazuje da su se takvi događaji dogodili u prošlosti, pri čemu su vrste hvatale genetske elemente koji bi mogli utjecati na ravnotežu ekosustava i evoluciju vrsta (iako je nemoguće reći kako). A ako je promjena populacije komaraca opasna, ne zna se što bi se moglo dogoditi ako modificiramo ljudske stanice - posebice klice - bez pažljivih analiza.
CRISPR-Cas tehnologija je spremna promijeniti svijet. Danas je glavni izazov osigurati djelovanje tih promjena.
Antoine Danchin