Miej własną politykę.

Pierwszy miesiąc prenumeraty tylko 11,90 zł!

Subskrybuj
Nauka

Zmodyfikowane komórki walczą z rakiem

CRISPR/Cas można wykorzystać jako tanie, szybkie i niezwykle precyzyjne narzędzie inżynierii genetycznej. CRISPR/Cas można wykorzystać jako tanie, szybkie i niezwykle precyzyjne narzędzie inżynierii genetycznej. materiały prasowe
Metoda edycji genomów, czyli precyzyjnego zmieniania DNA, jest coraz częściej wykorzystywana w medycynie. Ostatnio obiecujące wyniki uzyskano w terapii nowotworów.

W 2020 r. Francuzka Emmanuelle Charpentier i Amerykanka Jennifer Doudna zostały uhonorowane Nagrodą Nobla w dziedzinie chemii za wkład w odkrycie rewolucyjnej metody modyfikowania DNA. Metoda ta nosi nazwę CRISPR/Cas9, a jej historia zaczęła się pod koniec lat 80. ubiegłego wieku. Japońscy naukowcy odkryli wówczas przez przypadek dziwne sekwencje o nieznanej funkcji obecne w materiale genetycznym bakterii. Dalsze badania wykazały, że składają się one z 30 liter (z zestawu A, C, G i T, czyli występujących w DNA czterech zasad azotowych: adeniny, cytozyny, guaniny i tyminy) oraz są palindromami. Zatem czytane od lewej do prawej lub wspak brzmią identycznie (jak w zdaniu „Ikar łapał raki”).

Z czasem odkryto, że palindromy stanowią część prostego układu obronnego, dzięki któremu bakterie odpierają ataki wirusów. Mikroby nauczyły się „oznaczać” takimi palindromicznymi sekwencjami fragmenty pozostawione w ich DNA przez wirusy. I dodały do nich gen kodujący białko potrafiące ciąć materiał genetyczny. Dzięki temu uwięziona w bakterii i specjalnie wyróżniona sekwencja DNA naprowadza (wykorzystując także cząsteczki RNA, które pełnią funkcję „celownika”) białkowy skalpel na identyczne miejsca w materiale genetycznym wirusów, co skutkuje ich unieszkodliwieniem.

Naukowcy nadali owym palindromicznym sekwencjom mikrobów nazwę CRISPR, będącą skrótem od angielskiego Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (grupowane, regularnie przerywane, krótkie powtórzenia palindromiczne). Do tego dołożyli Cas9 jako oznaczenie genu odpowiedzialnego za produkcję tnącego białka.

Uczeni zrozumieli też, że CRISPR/Cas można wykorzystać jako tanie, szybkie i niezwykle precyzyjne narzędzie inżynierii genetycznej. Jeśli bowiem wstawi się do bakteryjnego systemu np. jakiś konkretny fragment genu człowieka, to biochemiczna maszyneria znajdzie miejsce, w którym on się znajduje oraz jego kopie. Dalsze wydarzenia zależą od tego, jakie tnące białko zostanie zastosowane. Jedno może przeciąć w wyznaczonym miejscu nić DNA, a następnie mechanizmy naprawcze ludzkiej komórki z powrotem ją skleją. Przy czym da się tak wpłynąć na ich działanie, że naprawiając przecięcie, komórka wprowadzi zmianę pożądaną przez eksperymentatora. Nazywa się to edycją (redagowaniem) genomu, gdyż przypomina pracę redaktora poprawiającego literówki w tekście. Można też użyć tnącego białka, które usunie wskazany fragment DNA, tak jak redaktor wykreśla słowa ze zdania. Za pomocą CRISPR da się więc zmodyfikować DNA, czyli uszkodzić jakiś gen, tym samym go wyłączając, albo zmienić w inny jego wariant.

Od prawie dekady naukowcy starają się wykorzystywać CRISPR/Cas m.in. do leczenia chorób, a w mijającym roku udało im się osiągnąć bardzo obiecujące rezultaty. Na odbywającym się w połowie czerwca kongresie Europejskiego Towarzystwa Hematologii amerykańscy badacze zaprezentowali wyniki leczenia siedmiu pacjentów cierpiących na dwie choroby: beta-talasemię i niedokrwistość sierpowatą. W uproszczeniu wywołują one zaburzenia w produkcji hemoglobiny, czyli białka obecnego w czerwonych krwinkach i odpowiedzialnego za transport tlenu z płuc do tkanek. Za obydwie choroby odpowiadają mutacje genów, które naukowcy postanowili skorygować za pomocą CRISPR/Cas9 – zmodyfikowali mianowicie DNA krwiotwórczych komórek macierzystych pobranych ze szpiku pacjentów. Natomiast pozostałe w szpiku komórki – z nieprawidłowymi wariantami genów – zlikwidowali chemioterapią i zastąpili naprawionymi. Po tej nowatorskiej terapii stan trojga pacjentów znacznie się poprawił.

Z kolei w październiku i listopadzie dwa najbardziej prestiżowe czasopisma naukowe, „Science” i „Nature”, poinformowały o zachęcających wynikach zastosowania edycji genomów w walce z nowotworami. W pierwszym przypadku wykorzystano CRISPR/Cas9 u sześciorga dzieci z zaawansowaną białaczką. Podano im tak wyedytowane limfocyty T (komórki układu odpornościowego), by skuteczniej atakowały komórki nowotworowe. U czworga pacjentów nastąpiło całkowite zatrzymanie rozwoju choroby, co umożliwiło dalsze standardowe leczenie za pomocą przeszczepienia szpiku od dawcy. Po tym zabiegu u dwóch osób nie doszło do wznowienia nowotworu. Naukowcy podkreślają jednak, że ich metodę da się udoskonalić i prawdopodobnie uzyskać lepsze wyniki.

Drugi eksperyment z użyciem CRISPR/Cas9 został przeprowadzony u 16 osób z zaawansowanymi guzami litymi w jelicie grubym, piersiach lub na płucach. Terapia była znacznie bardziej skomplikowana niż w przypadku dzieci z białaczką, gdyż limfocyty T modyfikowano dla każdego pacjenta indywidualnie. Wprawdzie tylko u pięciu osób udało się powstrzymać rośnięcie guzów, ale u wszystkich pacjentów choroba znajdowała się w zaawansowanym stadium. Ponadto w tego typu nowotworach limfocyty T mają problem z dotarciem do wnętrza guzów, a komórki rakowe stosują różne mechanizmy obronne. Dlatego wyniki tej terapii dają nadzieję, że dzięki dalszym badaniom może ona przynieść przełom w leczeniu guzów litych.

Szczególnie że metoda edycji genomów cały czas jest rozwijana. Niedawno naukowcy odkryli system CRISPR/Cas u bakteriofagów, czyli wirusów atakujących bakterie, co być może pozwoli na nowe zastosowania metody edycji genomów.

RED

***

„Podstawą myślenia o terapii genomowej jest rzetelna analiza genomu.
Najpierw nauczmy się czytać ze zrozumieniem, zanim zaczniemy pisać”

dr hab. Marek Zagulski, Genomed SA

Polityka 52.2022 (3395) z dnia 19.12.2022; Terapie genowe; s. 86
Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

Fotoreportaże

Jaki sens szycia? Mamy w Polsce mistrzów, uczniów brak

Krawiectwo miarowe odradza się powoli, bo i powoli rośnie społeczna chęć podkreślenia ubiorem statusu, aspiracji oraz zwykłej satysfakcji z własnego wyglądu. Coraz mniejsze grono mistrzów ma pełne ręce roboty, a następców nie widać.

Marcin Piątek
05.02.2023
Reklama