A génszerkesztés meghosszabbíthatja a genetikai betegségben szenvedők életét
2021 / 01 / 17 / Perei Dóra
A génszerkesztés meghosszabbíthatja a genetikai betegségben szenvedők életét
Lehet szeretni, lehet utálni, de a CRISPR génmanipulációs eljárás ezúttal is odacsapott az asztalra: segítségével ugyanis sikerült meghosszabbítani  a progéria nevű ritka genetikai betegséget hordozó egerek életét. A progéria legfőbb tünete, hogy az öregedés jelei már a beteg első két életévében kimutathatóak.

Az eljárással nemcsak az egerek élettartamát sikerült elnyújtani, de egészségi állapotuk is számottevő javulást mutatott. Ami váratlanul érte a kutatókat, mivel a progéria a test számos szervére kihat, a mutációt viszont csak a sejtek egy részében, szövettől függően azok tíz-hatvan százalékában javították ki. A hivatalos nevén Hutchinson–Gilford-progéria szindrómaként ismert betegség kialakulásáért egy pontmutáció felelős, ami valószínűleg a szülők ivarsejtjeit létrehozó őssejtekben alakul ki. A változás a lamin A nevű fehérjét kódoló gént érinti, amelynek egy, esetenként két reprodukciójában egyetlen nukleotid alakul át. Ennek hatására a génről abnormális, progerin fehérje képződik, amely károsan befolyásolja a sejtosztódást, emiatt az öregedés tünetei már egy-két éves korban megmutatkozhatnak. (A progériás gyerekek átlagosan tizennégy évig élnek.)

Amerikában génmanipulált sertésekkel gyógyítanák a húsallergiát Az igazán nagy dolog mégsem ez, hanem, hogy az amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerfelügyelet (FDA) először engedélyezte génmódosított állatok tenyésztést - egyszerre - étkezési, illetve gyógyászati célból. Ez hatalmas előrelépés úgy a tudomány, mint a jövő új gyógymódjainak megtalálása felé.

Hagyományos génterápiáknál az orvosok a sejtekbe juttatják az egészséges gént, ami viszont nem segít, mivel a problémát nem az egészséges gén hiánya okozza. A betegek rendelkeznek az egészséges génváltozattal is, és termelnek lamin A-t. A tünetetek a progerin felhalmozódása miatt jelentkeznek, ami viszont csak a hibás gének kijavításával vagy kiiktatásával megelőzhető. David Liu, a Harvard kutatója pontosan ezt tette: génszerkesztéssel megcélozta a gyanús DNS szakaszokat. A CRISPR-Cas9 génszerkesztési eljárást egyszerűbb formájában arra használják, hogy belevágnak a problémás génekbe, és ezáltal működésképtelenné teszik. A progéria esetén viszont a dolog komplikáltabb, mivel az

abnormális és az egészséges génvariáns csak egy bázisban tér el egymástól, így szerencsétlen esetben a CRISPR/Cas9 az egészséges génváltozatot is működésképtelenné teheti.

A kutatócsoport ezért a bonyolultabb szerkesztés mellett döntött, és megpróbálták lecserélni a hibás szakaszt. A módszert először progériások bőréből vett sejteken próbálták ki, majd olyan egereken is tesztelték, amelyek a progéria emberi változatát hordozták. A módszert kéthetes egereken alkalmazták, és egyetlen kezeléssel kétszáztizenötről ötszáztíz napra növelték az állatok átlagos élettartamát. A kezelt egerek ráadásul sokkal egészségesebbnek és aktívabbnak tűntek beteg társaiknál. Mivel a rágcsálók emberi gént hordoztak, a kutatók azt remélik, hogy a módszer emberekben is működhet. Az amerikai FDA tavaly novemberben engedélyezte az első progéria elleni gyógyszert, ami átlagosan két és fél évvel növeli a betegek várható élettartamát. Ehhez képest a génszerkesztéssel az egerek esetében több mint kétszeres élettartamot sikerült megvalósítani.

Ha tehát embereken is beválik a módszer, az felülmúlja a gyógyszeres kezelés hatásosságát.

A kutatók ráadásul a gyógyszeres kezelés és a génszerkesztés kombinálásával is kísérleteznének, hátha így még jobb eredmények születnek. Ez pedig más olyan betegségeknél is reményt adhat, amelyeket egyetlen pontmutáció okoz. Liu elmondása szerint ezekből elég sok van, a betegségeket okozó mutációk felénél ugyanis egyetlen szakasz hibája okozza a problémákat.

A génszerkesztés túl kiszámíthatatlan a genetikai betegségek gyógyításához?

Francis Bacon, a kísérleti természettudomány egyik feltalálója úgy vélte, hogy a természet titkainak megfejtése nagyban hasonlít a boszorkányüldözéshez: kínpadra kell feszíteni, hogy beszédre bírjuk. A tizenhetedik században kialakuló nyugati orvoslás óta szerencsére ez az elv sokat változott, hiszen a kutatók manapság etikai érvekkel próbálják alátámasztani kísérleteiket. Három, a Nature szaklapban publikált vizsgálat neves genetikus szerzői szerint ám mivel

a technológia beláthatatlan eredményekre vezethet, így örökletes betegségek gyógyítása céljából a génszerkesztés etikátlannak minősül.

Kathy Niakan és csapata, a londoni biomedikai kutatóközpont, a Francis Crick Intézet szakemberei CRISPR–Cas9 technológiával létrehoztak egy mutációt a POU5F1 nevű, embrionális fejlődéshez szükséges génben. A beavatkozásnál azonban a sejtek huszonkét százalékánál a megváltoztatni kívánt (rövid) DNS-szakasz környékén jelentős genetikai anyag elvesztését és további méretes DNS-szakaszok hibás beilleszkedését eredményezte. Bár a beavatkozás több negatív kritikát kapott, számos kutató szerint annak van létjogosultsága, mivel a vizsgálat alapvető célja az volt, hogy jobban megértsük az ember embrionális fejlődését, és megleljük annak magyarázatát, miszerint a koncepcióknak csupán minimális százalékából lesz terhesség természetes esetben is. Mások úgy vélik, az emberi embrió a kezdeti időszakban túlságosan sérülékeny ahhoz, hogy génszerkesztésen kívül más módszerrel is vizsgálhassák.

Egy gén vizsgálata nem elég

A második vizsgálatban a New York-i Columbia Egyetem őssejtbiológusai Dieter Egli vezetésével egy mutációt hordozó spermiummal hoztak létre embriót, ezúttal pedig az EYS génben volt vakságot okozó hiba. A CRISPR–Cas9-es hibajavítási próbálkozással az esetek ötven százalékában a módosított kromoszóma nagy része eltűnt, de előfordult, hogy az egész. Tanulmányukban a kutatók felhívják a figyelmet: jelenleg arra sem vagyunk képesek, hogy pontosan megkülönböztessük a sikeresen szerkesztett embriókat a sérültektől.

Rettenetesen balul sült el a humán embrión végzett génmódosító kísérlet A már sokszor használt CRISPR technológiával szeretett volna egy londoni labor génmódosítást végezni emberi magzatokon. A kísérlet olyan rosszul végződött, hogy teljesen megkérdőjeleződik az embriók génszerkesztésének a jövője.

A génszerkesztés eredménye továbbá azon is múlik, hogy mikor végezzük a beavatkozást, vagyis a megtermékenyítéssel egyszerre vagy csak később; utóbbinál nagyobb a mozaicizmus esélye, amikor eltérő genetikai anyagot tartalmazó sejtekből álló embrió alakul ki. Erre jó példa a zebrahalembriókon végzett kísérlet, a zebrahalak ugyanis rendkívül gyorsan osztódnak: hiába injektálják a kutatók a spermiummal egyszerre a génszerkesztő eszközt a petesejtbe, mire a folyamat végére érnek, a zebrahalembrió már kétsejtes állapotba kerül. Az emberi embriók sokkal lassabban osztódnak, így esetükben van idő a DNS-kettőslánc elhasítására és a javításra még az első osztódás előtt. A génszerkesztés viszont minden terület és gén esetén másképp működik, egyelőre pedig mindössze pár génnel kapcsolatban van valamennyi tudásunk.

Arról nem beszélve, hogy a tanulmányok mindegyike egyetlen gén módosításának hatását vizsgálta az ember körülbelül huszonháromezer génjéből.

A harmadik tanulmányban az Oregoni Egyetem reproduktív biológusai Shoukhrat Mitalipov vezetésével szívizomdisztrófia-mutációt hordozó spermiummal megtermékenyített petesejtet kezeltek CRISPR–Cas9-cel, és ők is több szándékolatlan hibát azonosítottak a szerkesztett embriókban, ugyanakkor a negyven százalékban előforduló pontos szerkesztést egy olyan, a génkonverzió mechanizmusával magyarázzák, amikor is a hibajavítás nem a bejuttatott szintetikus templátról, hanem a petesejt kromoszómájának egészséges génjéről történik. A génkonverzióhoz azonban az kellene, hogy az apai és az anyai kromoszóma fizikailag megfelelő távolságra legyen egymástól, a megtermékenyített humán petesejtben viszont ez sokáig nincs így, ezért bírálták sokan a szerzők korábbi cikkét is. Ami bizonyos, hogy ez a három humán csíravonal-szerkesztési tanulmány megerősíti, hogy egyelőre olyan keveset tudunk, hogy mindenképpen várni kell a technológia gyógyászati felhasználásával, és inkább az alapkutatásokra kellene nagyobb hangsúlyt fektetni.

Tilosban járni a tudományban sem oké

Az első kísérletet vezető Kathy Niakan korábban Rebeka A. Lee-vel közösen mutatta be a Nature Cell Biology szaklapban a humán csíravonal-szerkesztés tudományterület jelenlegi állását, valamint összegyűjtötték mindazon előfeltételeket, melyeknek érvényesülniük kell ahhoz, hogy a jövőben etikusan lehessen terápiás célú embriószerkesztést folytatni. A bebörtönzött kínai kutató által létrehozott, szerkesztett, majd anyaméhbe ültetett embriók esetén egyik feltétel sem teljesült. Csienkuj He egy a HIV-vírus terjedéséhez fontos receptor génjét (CCR5) vágta fel az embriókban CRISPR–Cas9-cel, hogy védelmet biztosítson számukra az apai HIV-fertőzéssel szemben. A HIV-fertőzés kezelésére azonban sokkal biztonságosabb (és hatékonyabb) módszer is létezik, a létrehozott mutáció pedig valószínűleg káros. Ráadásul nem végeztek a biztonságosságot bizonyító preklinikai vizsgálatot, nem volt sem peer review, sem hatósági engedélyezés, plusz a kínai kutató nem rendelkezett olyan eszközökkel, amelyekkel a módosított embrió sejtjeinek DNS-ét ellenőrizni tudta volna. Ahogy az érintett szülőket sem tájékoztatta elég alaposan, és titkos keretek között végezte a génszerkesztést – olvasható Niakan cikkében, amivel egyúttal arra is emlékeztet, hogy bár a tudomány már nem hasonlít a boszorkányüldözéshez, saját alapelveinek betartásában még van hová fejlődnie.

További cikkek a Rakétán:

Az USA hírszerzési igazgatója szerint Kína génmódosított szuperkatonákat fejleszt Az amerikaiak szerint Kína CRISPR-technológia segítségével faragna szuperhőst a hadsereg katonáiból.

Már 'készülnek' a génmódosított, a klímaváltozásnak ellenálló tehenek Ausztrál zoológusok nemrégiben egyedülálló megközelítést alkalmaztak a probléma megoldására: génmódosítással próbálták megváltoztatni a tehénszőr színét, és ellenállóvá tenni az emlősöket a klímaváltozással szemben.

A génszerkesztés visszafordíthatatlanul tovább mélyítheti a társadalmi szakadékot Múlt héten Emmanuelle Charpentier és Jennifer A. Doudna megkapta a kémiai Nobelt a CRISPR génszerkesztési eljárás feltalálásáért, ennek kapcsán pedig felmerül a kérdés: vajon milyen jövővel kecsegtet annak széles körű alkalmazása?

(Forrás: ScienceDirect, Fotó: Getty Images Hungary, Pixabay)


Kövesd a Rakétát a Facebookon is!
Kövess, üzenj, kommentelj a Rakéta Facebook oldalán!
Ismerd meg a ROADSTER magazint!
AUTÓK - DESIGN - GASZTRO - KULT - UTAZÁS - TECH // Ha szereted a minőséget az életed minden területén, páratlan élmény lesz!
Ezek is érdekelhetnek
HELLO, EZ ITT A
RAKÉTA
Kövess minket a Facebookon!
A jövő legizgalmasabb cikkeit találod nálunk!

Hírlevél feliratkozás

Ne maradj le a jövőről! Iratkozz fel a hírlevelünkre, és minden héten elküldjük neked a legfrissebb és legérdekesebb híreket a technológia és a tudomány világából.