CRISPR: Intimna zgodovina
Marsikomu je beseda CRISPR že poznana po zaslugi raznih popkulturnih referenc, kjer se ponavadi uporablja že skoraj kot sinonim za genski inženiring. Delež vzbujanja domišljije gre nedvomno pripisati samemu imenu. Če bi se CRISPR imenoval LTRR ali SRSR, morda ne bi obnorel sveta tako hitro, kot ga je. CRISPR pač gre bolje v uho kot SRSR. Vendar Francisco Mojica verjetno ni razmišljal o obnorjenju sveta, ko se je spomnil imena za kratke, ponovljive odseke DNK v genomu številnih bakterij in arhej leta 2003. V dobrih dveh desetletjih od njegovega odkritja so bili CRISPR in z njim povezani proteini Cas odgovorni za renesanso genskega inženiringa, ki je danes enostavnejše kot kadarkoli prej.
Ob letošnji podelitvi Nobelove nagrade za kemijo raziskovalkama Jennifer Doudni in Emmanuelle Charpentier za prvo tarčno modificiranje DNK s sistemom CRISPR/Cas leta 2012 je sedaj primeren čas za trezen razmislek o doprinosu CRISPR k razvoju znanosti v zadnjem desetletju. Knjiga Editing humanity: The CRISPR Revolution and the New Era of Genome Editing avtorja Kevina Daviesa, ki je izšla letos pri založbi Pegasus Books, je prodoren pregled dogajanja okoli sistema CRISPR v zadnjih treh desetletjih – od njegovega odkritja do bolj kontroverznih genetskih poskusov v zadnjih letih.
Davies, sicer urednik znanstvenih revij Nature Genetics in The CRISPR Journal, je s področjem CRISPR podrobno seznanjen že od 90. let. V svoji knjigi nam tako predstavi ključne akterje pri odkritju in razvoju tehnologije ter se ne omeji samo na medijsko najbolj izpostavljene raziskovalce in raziskovalke. Avtor izpostavi, da so pri prelomih v znanosti pogosto ključna manjša odkritja in optimizacije, ko je velik delež osnovne karakterizacije sistema že opravljen. Podelitve Nobelovih poudarjajo posamezne igralce in pogosto spregledajo delo manjših raziskovalnih skupin ter širše znanstvene skupnosti. Knjiga Editing Humanity v tem pogledu pohvalno nameni dosti pozornosti skromnejšim znanstvenim začetkom raziskovanja CRISPR sistema in kontekstualizira znanstveni doprinos posameznih odkritij v svojem zgodovinskem sosledju.
Za začetek na hitro opišimo naravno vlogo CRISPR/Cas. Gre za obliko imunskega sistema pri mikroorganizmih, namenjenega obvarovanju pred virusnimi okužbami. Ko virus okuži bakterijo, vanjo izloči svoj DNK, ki nato v bakteriji služi kot informacija za tvorbo novih virusov. CRISPR/Cas prepozna virusno DNK in jo razreže, še preden lahko ta povzroči škodo. Da pa zmore CRISPR/Cas rezati virusno DNK, ne da bi rezal svoje, mora biti zmožen izredno natančno prepoznati tarčno zaporedje. V desetletjih po odkritju so raziskovalci in raziskovalke uporabili lastnosti CRISPR/Cas za tarčno manipuliranje poljubnih genetskih zaporedij.
V letih po prvi uporabi CRISPR/Cas za spreminjanje genomov se je razvila množica različnih variacij na sistem, katerim knjiga posveti dobršen del svoje vsebine. Tehnična podkovanost in lucidnost avtorja ponese bralca ali bralko v osrčje znanstvenega raziskovanja CRISPR/Cas in ponudi vpogled v posamezne tehnične detajle, s katerimi so se ukvarjali raziskovalke in raziskovalci zgodbe o CRISPR. Podrobnosti, ključne za razumevanje delovanja bioloških procesov, so razložene nazorno, zaradi česar knjiga Editing Humanity služi kot dober uvod v razumevanje daljnosežnega pomena CRISPR/Cas v znanstvenem raziskovanju.
Avtor kot primer poda glavni doprinos pri uporabi tehnologije CRISPR, za katerega sta raziskovalki Doudna in Charpentier prejeli letošnjo Nobelovo nagrado za kemijo. Naravni CRISPR/Cas sistem je sestavljen iz dveh RNK molekul, ki vodita encim Cas do določenega mesta na DNK. Raziskovalna skupina Charpentier in Doudne je vzela dve vodilni RNK molekuli in ju povezala v eno. Ta tehnična izboljšava, čeprav minimalna, je izredno poenostavila uporabo tehnologije za namene tarčnega rezanja, brez katere bi bil napredek v razvoju tehnologije močno upočasnjen.
Potencial CRISPR se kaže v vseh človekovih dejavnostih, ki vključujejo delo z organizmi. Davies v knjigi Editing Humanity ponudi trenutne kandidatne posege kot možnost za izboljšavo pridelovanja živil, diagnoze, medicine, oživljanja izumrlih vrst ter drugih področij. Najbolj kontroverzen del zgodbe o CRISPR/Cas pa so nedavni posegi v področje modificiranja človeških embrionalnih celic. Na 344. strani knjige tako priročno dobimo seznam trenutnih kandidatnih genov, katerih modifikacija bi lahko »izboljšala« nekatere človeške lastnosti. Na spisku najdemo mutacije, ki ponudijo imunost na virus HIV, zmanjšanje potrebnega spanca ali trše kosti. Druge, manj sporne modifikacije bi vključevale odstranitev mutacij, ki pripomorejo k razvoju hudih dednih bolezni, denimo anemije srpastih celic.
Jedro knjige Editing Humanity sestavlja zgodba o razkritju rojstva treh genetsko modificiranih dojenčkov konec leta 2018 na Kitajskem. Tako imenovani CRISPR-babies so bili plod dela raziskovalca He Jiankuija, ki je na skrivaj poskušal vnesti mutacije v genom zigot in s tem narediti dojenčke imune na virus HIV. Poskus je sicer proizvedel mutacije, vendar nezadostne za pridobitev imunosti in z neznanimi neželenimi posledicami. Odzivi javnosti, znanstvene skupnosti, etičnih komisij in svetovnih vlad so bili skoraj soglasno negativni. Vodilni raziskovalci, vpleteni v raziskavo, so bili po hitrem postopku izobčeni iz vseh znanstvenih krogov, čeprav je danes znano, da He Jiankui ni bil osamljen primer in je imel najverjetneje podporo pri tujih raziskovalcih.
Čeprav se je zavedal kontroverznosti svojih raziskav, pa je He Jiankui v svojem delu videl le naslednji korak v aplikaciji znanja genetike na medicino. Sam je svoje delo primerjal z delom raziskovalca Roberta Edwardsa, ki je v osemdesetih letih razvil postopek in vitro oploditve. Slednje je bilo sprva prav tako ožigosano in je bilo sprejeto šele po več letih, danes pa je postopek del splošne uporabe za pare, ki ne morejo zanositi drugače.
He Jiankui si je upal tvegati, a je s svojim delom potencialno ogrozil življenje rojenih otrok in bil nato družbeno izobčen. Vendarle pa bodo nove generacije raziskovalcev in raziskovalk najverjetneje nadaljevale njegovo pot. Vprašanje genske manipulacije ljudi, bodisi v obliki manipuliranja celic odraslih oseb ali v bolj drastični obliki manipuliranja zigot, je že prekoračen rubikon in bo v prihodnje, v dobrem ali slabem, vedno bolj prisoten v medicini. Postavitev etičnih meril uporabe genskega inženiringa bo tako morala biti stvar širše družbe, skupaj z znanstveno stroko.
Davies nam tako v svoji knjigi koncizno in široko predstavi stanje genskega inženiringa v 21. stoletju, podobno kot nam Siddhartha Mukherjee v knjigi Gen: Intimna zgodovina predstavi genetiko 20. stoletja. Vendar lahko omenimo vsaj eno ironičnost oziroma nenaslovljeno vprašanje knjige. Večji delež knjige Editing Humanity je bil najverjetneje napisan že pred izbruhom pandemije covida-19, a je avtor uspel še pred izdajo vključiti tudi nekaj delov, ki neposredno naslavljajo trenutno situacijo. Tako na primer izvemo, da so kmalu po začetku epidemije pionirji uporabe CRISPR/Cas sistema razvili njegovo uporabo za hitro detekcijo virusa SARS-Cov-2. A tukaj se pojavi vprašanje: zakaj v ZDA, ki ima trenutno najvišje število okuženih prebivalcev na planetu, ti testi niso bolj razširjeni? Zakaj kljub vsemu investiranemu kapitalu in tehničnemu know-howu v državi ti testi niso uspešno uporabljeni za zajezitev širitve virusa? Knjiga v dobršni meri izpusti družbene pogoje, ki so nujni, da se tehnologija razširi izven krogov tehničnih genijev s prestižnih univerz in uspešnih startupov ter postane resnična CRISPR revolucija.
Znanstveno recenzijo je pripravil Arne.
Uredniški izbor
Napovedi
Prikaži Komentarje
Komentiraj