Mogłoby się wydawać, że edycja DNA - cięcie genomu, wycinanie z niego informacji czy wstawianie nowych genów - to umiejętność, w której naukowcy dopiero raczkują. Jednak laboratoria na całym świecie już dziś korzystają z bardzo precyzyjnych technik edytowania genów. Takie możliwości daje technika CRISPR/Cas9.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) to cząsteczki RNA, które są niczym przewodnik po niezwykle długim łańcuchu DNA. Umieją znaleźć w genomie precyzyjnie wyznaczone miejsce i doprowadzić tam odpowiedni enzym - Cas9. Białko Cas9 działa zaś jak nożyczki - rozcina DNA w dokładnie wskazanym miejscu. Dzięki temu można aktywować lub dezaktywować jakiś konkretny fragment DNA i np. regulować działanie genów. Na kolejnym etapie można w to wybrane miejsce DNA wbudować jakiś inny, precyzyjnie zaprojektowany fragment DNA. W dodatku w całym procesie można korzystać z zasobów informacji genetycznej własnego organizmu (to tzw. cisgeneza). Nie jest zatem konieczne wprowadzanie do genomu fragmentów DNA z innych organizmów (taki proces nazywany byłby transgenezą).

PAP: Jakie mogą być korzyści ze stosowania technologii edycji genów CRISPR/Cas9?

Przewodniczący Komitetu Biotechnologii PAN prof. Tomasz Twardowski z Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN w Poznaniu: Dzięki metodzie CRISPR/cas9 można np. hodować rośliny uprawne przystosowane do warunków stresowych, a więc np. takie, które poradzą sobie z wysokim zasoleniem gleby czy suszą. Innym przykładem może być przystosowanie organizmów niższych - takich jak drożdże czy bakterie - do produkcji cennych leków. Albo takie zmiany w genomie krów, które sprawią, że zwierzęta te będą produkowały mleko o właściwościach zbliżonych do mleka ludzkiego, co np. pozwoli zapobiegać alergiom.

Osiągnięć eksperymentalnych jest już bardzo wiele. Jednym z najnowszych przykładów jest np. wyhodowanie ogórków odpornych na wirusy. Z kolei na Florydzie udało się wyhodować samce komarów niezdolne do rozmnażania, które ograniczyć mogłyby liczbę przypadków malarii czy przenoszenie wirusów Ziki.

Czy te rozwiązania są już gotowe i tylko czekają na wdrożenie?

Trudno powiedzieć. Metody modyfikacji genomu stosunkowo łatwo opanować w laboratorium, jednak wykonanie prac doświadczalnych w otwartym środowisku zajmuje tyle czasu, co dawniej: trzeba odczekać, aż wyhodowane zostanie kilka pokoleń organizmów, na których prowadzi się doświadczenia, a potem zobaczyć, jak one sobie radzą w środowisku. Tymczasem sama technologia CRISPR/Cas9 jest dość nowa, jej początki przypadają na lata 80. XX wieku, ale twórczynie tej metody - Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna, rozwinęły ją dopiero w ciągu ostatnich 10 lat.

Czy z punktu widzenia prawa organizm, który powstaje z takiego DNA, to organizm zmodyfikowany genetycznie, GMO?

To zależy od interpretacji zapisu prawnego. Ta kwestia nie jest rozstrzygnięta w Unii Europejskiej. Metoda CRISPR/Cas9 prowadzi do modyfikacji organizmów, ale - zgodnie z jedną z możliwych interpretacji - modyfikując genom w ramach cisgenezy nie wprowadzamy elementu zewnętrznego. Są to zatem zmiany analogiczne do tych, które samoistnie zachodzą w przyrodzie. A taka procedura - w odróżnieniu do transgenezy - nie podlega ograniczeniom.

Czyli w Unii Europejskiej można stosować CRISPR/Cas9?

Prawo unijne nie zabrania CRISPR/Cas9 - nie wypowiada się na ten temat. Ostatnio w Szwajcarii przygotowano ekspertyzę, z której wynika, że CRISPR/Cas9 - podobnie jak i inne tzw. new breeding techniques - nie podlega regułom prawnym, którym podlega GMO.

Wróćmy jednak jeszcze do techniki CRISPR/Cas9. Czy to skomplikowana metoda?

W prasie fachowej częsta jest opinia, że przeciętnie zdolny biolog molekularny w średnio wyposażonym laboratorium z przeciętnymi środkami finansowymi może opanować tę technologię w ciągu dwóch tygodni. W dodatku technologia - opracowana początkowo w układach bakteryjnych - sprawdza się we wszystkich królestwach: zarówno zwierząt, roślin, bakterii jak i grzybów. Z jednej strony daje to ogromne szanse, a z drugiej - wyobraźnia podpowiada, do czego to może doprowadzić. W kryminale Dana Browna "Inferno" podobnych technik genetycznych użyto do wyprodukowania zabójczego wirusa, który miał ograniczyć populację ludzi na Ziemi.

A wyprodukowanie zabójczego wirusa, który unicestwiłby ludzkość, mogłoby się udać przy wykorzystaniu CRISPR/Cas9?

Tak. W literaturze fachowej pojawiają się obawy, że ktoś mało kompetentny mógłby popełnić błąd albo że świadomie opracuje coś, co przyniesie więcej strat niż pożytku. Padają niekiedy propozycje, żeby całkowicie zabronić takich badań podstawowych, aby chronić ludzkość. To to całkowicie nieuzasadnione stanowisko, powiem wręcz – głupota. Przecież każde osiągnięcie naukowe można wykorzystać na szkodę ludzkości.

Najwięcej zła wyrządzono za pomocą druku i ołówka. Wykorzystania nowych osiągnięć technologii nie należy oceniać przez proces, a jedynie przez produkt, który powstał. I tak np. dziennikarz może wyrządzić krzywdę publikując materiał na podstawie rozmowy, za pomocą - umownie - gumki i nożyczek - odpowiednio łącząc fragmenty różnych wypowiedzi.

Czyli robiąc to, co może robić CRISPR/Cas9...

Tak, to porównanie metod inżynierii genetycznej do edycji tekstów jest pełne. Mając zestaw liter - alfabet - można napisać "Trylogię" albo poemat dla ukochanej, albo sprośności i wyzwiska. Narzędzia i zastosowany materiał - alfabet - jest ten sam.

Ale zamiary to nie wszystko. Może się zdarzyć, że naukowiec się pomyli...

Może. W takim samym stopniu, jak dziennikarz może popełnić błąd ortograficzny lub stylistyczny w artykule. To się może zdarzyć. Podobnie naukowiec w laboratorium może popełnić błąd i dokonać autopoprawki.

Czy pana zdaniem są potrzebne jakieś uregulowania dotyczące CRISPR/Cas9? Chociażby dotyczące uwalniania do środowiska organizmów uzyskanych w doświadczeniach?

Jestem przekonany - a moje stanowisko jest uzasadnione wynikami badań eksperymentalnych, przyrodniczych, jak i wynikami analiz ekonomicznych - że do rozwoju ludzkości potrzebne są nowe technologie, takie jak CRISPR/Cas9. Jedocześnie my jako konsumenci mamy prawo do kontroli i nadzoru producentów czy też naukowców. Kontrola jest konieczna. By jednak była ona efektywna i skuteczna, a w dodatku nie blokowała postępu naukowego, nie należy kontrolować procesu, tylko jego produkt. Tak jak nie należy kontrolować dziennikarskiego procesu tworzenia tekstu – tego, co dziennikarz robi z gumką, ołówkiem, taśmą magnetofonową. Ale tekst, który powstanie – to, co redaktor wystawi na sprzedaż – już owszem.

Czyli pana zdaniem wykorzystanie techniki CRISPR/Cas9 w badaniach to pozytywne zjawisko?

Jednoznacznie! Techniki inżynierii genetycznej, a w szczególności new breeding techniques - takie jak CRISPR/Cas9, są ogromnym osiągnięciem naukowym prowadzącym do zasadniczych pozytywnych zmian w gospodarce, zwłaszcza bioekonomii. Bez wykorzystania technik inżynierii genetycznej niemożliwe będzie zapewnienie biomateriałów, bioenergii, żywności, biofarmaceutyków dla rosnącej liczby ludności świata, gdy powierzchnia ziemi uprawnej nie wzrasta już tak szybko, a zasoby wody wręcz maleją. Jeśli chcemy zaspokoić nasze potrzeby, takie nowe technologie są niezbędne.

No to co, będzie kiedyś Nobel za CRISPR/Cas9?

Publiczną tajemnicą, tajemnicą poliszynela jest to, że twórczynie CRISPR/Cas9 były już ostatnio na krótkiej liście kandydatów do Nagrody Nobla. W tym roku pewnie znalazły się na niej ponownie.

Rozmawiała Ludwika Tomala (PAP)

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl