Nie jest tajemnicą, że przyszłość biologii, medycyny, rolnictwa i całego szeregu innych nauk i gałęzi przemysłu wiąże się z rozwojem inżynierii genetycznej. Za jedną z najbardziej obiecujących technologii w tej dziedzinie uważa się edycję genów - CRISPR.
Poznajmy się: CRISPR
Po raz pierwszy zaczęli mówić o nowej technologii w 1987 r., Kiedy japońscy naukowcy odkryli w DNA E. coli powtarzające się grupy sekwencji o nieznanym przeznaczeniu. Nazywano je trudnymi: krótkie palindromiczne (czytane tak samo w obu kierunkach) powtórzenia, regularnie ułożone w grupy (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats).
Dlaczego te fragmenty są potrzebne, stało się jasne dopiero dziesięć lat później. Okazało się, że powtórzenia palindromiczne, będące częścią układu odpornościowego, przechowują „wycinek” materiału genetycznego wirusów, które wcześniej napotkały bakterie. W przypadku nowego ataku wirusa ta „baza danych” pomaga komórce szybciej rozpoznawać wroga i odpowiednio go szybciej niszczyć.
Odkrycie to nie wzbudziło dużego zainteresowania szerszej społeczności naukowej, dopóki biolodzy z Uniwersytetu Kalifornijskiego, Jennifer Doudna i Emmanuelle Charpentier nie zorientowali się, że można kontrolować mechanizm rozpoznawania i niszczenia wirusów. Jak podkreślili autorzy odkrycia w publikacji naukowej z 2012 roku, poprzez sztuczne wprowadzenie określonego fragmentu DNA do „bazy danych” można wyciąć dowolny wybrany genom w dowolnym miejscu. Rok później podjęto kolejny krok: do komórki, która regenerowała się po przecięciu, wstrzyknięto fragment DNA, który zbiegał się na krawędziach z przeciętym chromosomem. Jednocześnie w środku mogło być wszystko - komórka nie rozpoznała zamiany i spokojnie wbudowała w swoją strukturę „konia trojańskiego”.
W ten sposób ludzkość otrzymała CRISPR, technologię manipulacji genomem, która przewyższa wszystkie poprzednie pod względem dostępności, dokładności i wydajności. Potencjał tej techniki jest tak duży, że naukowcy mają nadzieję na wykorzystanie jej do rozwiązania niektórych światowych problemów.
Film promocyjny:
Wystarczająco dużo jedzenia dla każdego
Na przykład CRISPR mógłby trwale wyeliminować zagrożenie niedoborami żywności, przenosząc rolnictwo i przetwórstwo żywności na zupełnie nowy poziom. Eksperymenty w tym kierunku już trwają.
Na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley opracowywany jest rodzaj ziarna kakaowego, który nie będzie obawiał się chorób i infekcji grzybiczych. Firma DuPont Pioneer z siedzibą w Des Moines w stanie Iowa ogłosiła, że w 2020 roku wprowadzi na rynek zmienioną hybrydę kukurydzy. Chińskim naukowcom udało się już wykorzystać CRISPR do zwiększenia plonów ryżu, a jednocześnie opracowali odporną na zimno rasę świń, która świetnie radzi sobie w chlewniach bez ogrzewania.
Dzięki technologii CRISPR mogę upewnić się, że samce nie rodzą się już w populacji komarów. Zainteresował się tym nawet Bill Gates: zasugerował, aby naukowcy wprowadzili do roślin naturalne pestycydy i herbicydy, co powinno doprowadzić do zwiększenia plonów i lepszego ich przechowywania, a nawet do zmniejszenia kosztów utrzymania sadzenia.
Być może jedyną rzeczą, która stoi na przeszkodzie, aby produkty modyfikowane genetycznie zajmowały półki w sklepach i naszych lodówkach, to opinia publiczna. Ludzie boją się produktów pozyskanych ich zdaniem w nienaturalny sposób i gotowi są zapłacić wygórowane ceny za tzw. Żywność naturalną, uprawianą bez chemicznych dodatków i innych interwencji. Jednak niedawne odkrycie grupy naukowców z St. Petersburg State University i Instytutu Biologii Molekularnej w Strasburgu może podważyć wiarę w to, co należy uznać za naturalne i naturalne. Po przebadaniu kilkuset gatunków roślin odkryli organizmy zmodyfikowane genetycznie stworzone przez samą naturę. Byli wśród nich najbliżsi krewniacy tytoniu, batatów, orzeszków ziemnych, orzechów włoskich, herbaty, żurawiny, chmielu … Jak podkreślił współautor odkrycia,Profesor Tatyana Matveeva: „Nasze badania wykazały, że ludzkość nieustannie borykała się z GMO w całej swojej historii”.
Choroby zostaną wyleczone przed urodzeniem
Ale lekarze wykazali znacznie większe zainteresowanie nową techniką. Rzeczywiście, w żadnej innej branży edycja genów nie byłaby tak rozpowszechniona i tak korzystna jak w medycynie.
Pierwsza na świecie próba edycji genomu osoby dorosłej miała miejsce w 2017 roku w Kalifornii. W eksperymencie zgodził się wziąć udział 44-letni Brian Mado, który cierpi na mukopolisacharydozę typu II (zespół Huntera), w wyniku której przeszedł już 26 operacji. Mężczyzna miał się ożenić i mieszkać z wybranką tak długo, jak to możliwe, dlatego zdecydował się na nietypowe leczenie: zdobyć brakujący gen. W przypadku sukcesu ponad 10 tysięcy osób znalazłoby nadzieję na wyzdrowienie (tyle osób na Ziemi ma zespół Huntera). Niestety obliczenia lekarzy nie były uzasadnione, a przełomu w medycynie nie było.
Znacznie skuteczniejszy był wpływ na genom wciąż rozwijającego się organizmu, którego dokonał naukowiec z Chin Jiankui He. W listopadzie ubiegłego roku zaszokował świat ogłoszeniem narodzin pierwszych dzieci poddanych edycji genomu - bliźniaczek Lulu i Nana. Sztuczna mutacja uodporniła ich na HIV. Zdecydowano się uciec do edycji, ponieważ ojciec dziewcząt, którego imię kryje się za pseudonimem Mark, jest zarażony.
Kilka klinik specjalizujących się w problemach z płodnością od razu wykazało zainteresowanie projektem chińskiego naukowca: ich menadżerowie doszli do wniosku, że wielu rodziców chciałoby obdarzyć swoje potomstwo odpornością na „zarazę XX wieku”. Ale z pomocą edycji genów można uratować ludzkość nie tylko przed HIV, ale także przed anemią sierpowatą, rakiem piersi i jajników oraz wieloma innymi poważnymi chorobami.
Pałeczkę z On przechwycił już pracownik Moskiewskiego Centrum Naukowego Położnictwa, Ginekologii i Perinatologii im. Akademika V. I. Kulakova Denis Rebrikov. Zamierza edytować genom zapłodnionych embrionów pięciu wrodzonych głuchoniemych par, aby dzieci nie odziedziczyły problemu po rodzicach. Denis Rebrikov już rozpoczął pracę: przeprowadza edycję genetyczną w jajach pobranych od kobiety z normalnym słuchem - jest to konieczne do zbadania i zapobiegania możliwym skutkom ubocznym. Wyniki eksperymentów obiecał opublikować Rebrikov. Do tej pory jedno z domniemanych pięciu małżeństw wyraziło zgodę na udział w dalszych eksperymentach.
Cywilizacja „sztucznych” ludzi?
Świat nauki i opinia publiczna obawiają się edycji embrionów. Pionier, Jiankui He, był szczególnie krytykowany. Ktoś mówił o niedopuszczalności eksperymentów na ludziach, ktoś powiedział, że technologia CRISPR nie została jeszcze opracowana i dlatego jest niebezpieczna. Ale jednym z głównych, choć nie wyrażonych, powodów jest to, że od ingerencji w genom zarodka w celach terapeutycznych jest tylko jeden krok do stworzenia „dzieci projektantów” o jasno określonych parametrach wyglądu, inteligencji, psychotypu … I to, jak mówią, zupełnie inna historia, w której do tej pory jest więcej pytań niż odpowiedzi.
A co jeśli rodzice chcą „nastroić” nienarodzone dziecko w sposób całkowicie urojeniowy - nadać mu cechy Michaela Jacksona lub wyhodować anielskie skrzydła na jego plecach? Kto będzie bronił prawa nienarodzonych dzieci do bycia sobą? Czy „sztuczni” ludzie będą uważani za pełnoprawnych członków społeczeństwa? Jeśli na początku projektowanie genetyczne nie jest dostępne dla wszystkich, czy nie doprowadzi to do podziału społeczeństwa na „ulepszonych”, bogatych i naturalnych (czytaj - „najgorszych”) biednych? A może kasty pierwotnie zamierzały wykonywać określoną pracę, jak w Nowym wspaniałym świecie Aldousa Huxleya?
Jedyne, co można teraz powiedzieć, to to, że dzieci „projektantów” to wciąż fantazja. Obecny poziom technologii genetycznej nie pozwala na prawidłowe dostosowanie wielu genów odpowiedzialnych za inteligencję, zdolności muzyczne czy malarskie, siłę fizyczną i wytrzymałość. Nie ulega jednak wątpliwości, że nadejdzie dzień, w którym będzie to możliwe. A wtedy nasi potomkowie będą musieli rozwiązywać niezrównane problemy etyczne, tworzyć nowe prawa i żyć zgodnie z nimi w społeczeństwie, które jest teraz zupełnie niewyobrażalne, edytowane na poziomie genów.
Magazyn: Sekrety XX wieku nr 51. Autor: Svetlana Yolkina