CRISPR Cas 9, czyli rewolucja w genetyce
Światowy Dzień DNA to dobra okazja, żeby przybliżyć jedno z najważniejszych odkryć naukowych ostatnich lat - metodę edycji genów CRISPR Cas9. Niewiele tematów ze świata nauki budzi równocześnie tyle nadziei i złych emocji, szczególnie odkąd pod koniec 2018 roku pojawiła się informacja o narodzinach pary dzieci, których embrion został zmodyfikowany tą metodą, by były one odporne na wirusa HIV. Jak to bywa, metoda nie jest wymyślona przez człowieka, ale „podpatrzona” u bakterii...
CRISPR-Cas 9 to bez wątpienia najsłynniejsze, a może też najważniejsze dla rozwój genetyki narzędzie pracy, którego zadaniem jest edycja genów. Jest tak widziane już od kilku lat, ale kiedy pod koniec zeszłego roku He Jiankui, genetyk z chińskiego Uniwersytetu w Shenzhen ogłosił, urodziła się dwójka zdrowych dzieci, których zarodek został zmodyfikowany tym narzędziem, stało się jasne, że na dobre i złe CRISPR będzie przyszłością genetyki.
Jak często bywa, metoda nie jest wymyślona przez człowieka, ale „podpatrzona” u pewnych bakterii, które nauczyły się w ten sposób bronić przed atakującymi ich wirusami. Naukowcy rozpoznali to narzędzie, w którym białko Cas 9 zastępuje typowe chirurgiczne narzędzia i precyzyjnie wycina wybrany fragment DNA. Powtarzanie tego zabiegu w laboratorium przynosi efekty, które jeszcze nie dawno nie były by możliwe.
– CRISPR jest rewolucją, zwłaszcza dlatego, że pozwala na precyzyjne celowanie w pojedynczy gen – mówi dr hab. Damian Gruszka z Katedry Genetyki Uniwersytetu Śląskiego.
Biolodzy uczą się wykorzystywać możliwości CRISPR, aby szybko i relatywnie bez wysokich kosztów modyfikować zwierzęce genomy. Dotąd wiele badań prowadzonych było na kilku organizmach modelowych, u których zmiany genetyczne były precyzyjnie przebadane. Teraz, dzięki CRISPR w laboratoriach pojawiają się nowe, czasem egzotyczne zwierzęta.
W najnowszym numerze „Nature” Sara Reardon pokazuje, że dzięki CRISPR potencjalnie możliwe jest badanie na poziomie genetycznym funkcjonowania praktycznie każdego gatunku. Warunek wstępny jest jeden – można to stworzenie rozmnażać w warunkach laboratoryjnych. To bywa wyzwaniem. Japońscy naukowcy, którzy chcieli badać mszycę grochową musieli jednocześnie symulować warunki ciepłego lata, kiedy owad rozmnaża się bezpłciowo i jesiennych, zimnych krótkich dni, kiedy te mszyce składają jaja. Gra jest warta świeczki – mszyca grochowa jest zawziętym szkodnikiem roślin warzywnych, a badania mają doprowadzić do stworzenia skutecznych pestycydów.
Co ciekawe, nie jest to narzędzie wymagające drogich, bardzo skomplikowanych urządzeń. Znacznie ważniejsze jest to, na ile dany organizm jest podatny na tę metodę. O ile w przypadku zwierząt – od muszki owocówki po człowieka – CRISPR jest niezwykle skuteczny, to dla świata rośli wiele zależy od specyfiki gatunku.
– Granicą zastosowania jest łatwość transformacji komórki, a następnie łatwość jego regeneracji organizmu ze stransformowanej komórki – wyjaśnia dr hab. Damian Gruszka. – W przypadku roślin jest to trudniejsze niż w przypadku zwierząt, a ponadto istnieją bardzo istotne różnice międzygatunkowe. Jęczmień, na którym pracujemy w Katedrze Genetyki UŚ, jest o wiele trudniejszy w transformacji i regeneracji potransformacyjnej niż na przykład ryż, nie wspominając o modelowym gatunku – rzodkiewniku pospolitym (Arabidopsis thaliana).
– Pamiętać należy – dodaje na koniec naukowiec – że nawet CRISPR nie jest metodą idealną. Są raporty, które informują, że nawet w tej metodzie zdarza się tak zwany „off-target”, czyli trafienie „rykoszetem” w inny gen niż ten badany.
Źródła: Sara Reardon: CRISPR gene-editing creates wave of exotic model organisms. „Nature” 568, 441-442 (2019). Doi: 10.1038/d41586-019-01300-9
