Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Ciemna strona CRISPR-Cas9 – edycja genów w zarodkach powoduje delecje i rearanżacje chromosomowe?
Ciemna strona CRISPR-Cas9 – edycja genów w zarodkach powoduje delecje i rearanżacje chromos

Ostatnie badania naukowe dotyczące zastosowania techniki CRISPR-Cas9 do edycji genów w zarodkach ludzkich potęgują obawy co do jej bezpieczeństwa. W trzech pracach naukowcy ujawnili powstawanie niepożądanych delecji i przetasowań w genomie jako efekt zastosowania narzędzia CRISPR-Cas9. Badacze wysnuli także hipotezy dotyczące mechanizmów powstawania takich rearanżacji. Te wyniki podkreślają, jak mało wiadomo, jakie skutki niesie za sobą modyfikowanie zarodków.

 

 

Zastosowanie narzędzia CRISPR-Cas9 budzi wiele kontrowersji, zwłaszcza gdy w grę wchodzi modyfikacja ludzkich zarodków. Korzyści, jakie może przynieść stosowanie CRISPR-Cas9 w medycynie, są ogromne (wiążą się m.in. z wyeliminowaniem niektórych chorób genetycznych), jednak kwestie etyczne, a przede wszystkim bezpieczeństwa, odgrywają tutaj kluczową rolę. Wszystkie eksperymenty na zarodkach z zastosowaniem CRISPR-Cas9 podlegają ścisłym regulacjom i kontrolom. Pierwsze badania rozpoczęły się w 2015 r. Od tego czasu tylko kilka zespołów z całego świata zdecydowało się na przeprowadzenie doświadczeń. W czerwcu 2020 r. w bazie bioRxiv ukazały się trzy prace autorstwa: (1) Alanis-Lobato i wsp., (2) Zuccaro i wsp. oraz (3) Liang i wsp., w których przedstawiono efekty eksperymentów z CRISPR-Cas9 przeprowadzonych na ludzkich zarodkach. W wyniku przeprowadzonych doświadczeń zaobserwowano powstawanie niepożądanych zmian w genomie – delecji oraz rearanżacji chromosomowych. Prace nie zostały zrecenzowane.

Pierwsze badanie zostało przeprowadzone przez naukowców z Francis Crick Institute w Londynie. Wykorzystali oni narzędzie CRISPR-Cas9 do utworzenia mutacji w genie POU5F1, który jest ważny dla rozwoju embrionalnego. Z 18 zarodków poddanych edycji genomu około 22% zawierało niepożądane zmiany wpływające na duże obszary DNA otaczające gen POU5F1. Obejmowały one rearanżacje DNA i usunięcia kilku tysięcy par zasad w DNA. Grupa badaczy z Columbia University w Nowym Jorku próbowała usunąć patogenny wariant z genu EYS, który powoduje barwnikowe zwyrodnienie siatkówki, prowadzące do utraty wzroku. Do skorygowania genu (usunięcia patogennego wariantu) wykorzystano CRISPR-Cas9. W efekcie połowa zarodków utraciła duże fragmenty DNA z chromosomu, na którym znajduje się gen EYS (lokalizacja chromosomowa: 6q12). Kolejna grupa, z Oregon Health & Science University w Portland, badała zarodki, do utworzenia których wykorzystano plemniki z patogennymi wariantami powodującymi chorobę serca. Ten zespół również zaobserwował występowanie rearanżacji genomowych po zastosowaniu CRISPR-Cas9.

Zmiany, jakie powstają w efekcie zastosowania CRISPR-Cas9, są prawdopodobnie efektem działania systemów naprawczych w komórkach. Wcześniejsze badania pokazały, że narzędzie CRISPR-Cas9 może powodować mutacje genów będących „poza celem”, daleko od miejsca docelowego. Te badania po raz pierwszy wskazują na skalę rearanżacji, jakie mogą powstawać na skutek modyfikacji zarodków narzędziem CRISPR-Cas9. Jedna z grup zasugerowała, że w około połowie przypadków rearanżacje są spowodowane zjawiskiem konwersji genów, w którym procesy naprawy DNA kopiują sekwencję z jednego chromosomu w parze, aby naprawić drugi. Inny prawdopodobny mechanizm naprawy wynika z faktu, że pęknięcia DNA są leczone inaczej w różnych pozycjach na chromosomie.

Źródła

Alanis-Lobato, G. et al. Preprint at bioRxiv, https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.06.05.135913v1 (2020).

Zuccaro, M. V. et al. Preprint at bioRxiv, https://doi.org/10.1101/2020.06.17.149237 (2020).

Liang, D. et al. Preprint at bioRxiv, https://doi.org/10.1101/2020.06.19.162214 (2020).

KOMENTARZE
Newsletter