Urejanje genoma
S sistemom CRISPR-Cas9 je bilo mogoče ciljno in natančno spremeniti genom katerega koli organizma - na primer bakterije, živali, rastline ali človeškega bitja. V tem kontekstu govori tudi o urejanju genoma in kirurgiji genoma. Metoda je bila prvič opisana leta 2012, trenutno pa jo intenzivno raziskujejo in uporabljajo po vsem svetu (Jinek in sod., 2012). Sistem CRISPR-Cas9 je bil razvit na podlagi obrambnega mehanizma prilagoditve imunski sistem of bakterije. Prokariontom omogoča odstranjevanje neželene in nalezljive DNA, na primer iz bakteriofagov ali plazmidov.
- CRISPR pomeni. Gre za ponavljajoča se zaporedja DNA v genomu bakterije.
- Cas9 pomeni.
Kako deluje
Kako deluje sistem CRISPR-Cas9? Beljakovina Cas9 je tako imenovana endonukleaza, torej encim, ki reže nukleinska kislina in v tem primeru dvojno verigo DNA. Cas9 je vezan na RNA, ki poleg stalnega dela vsebuje tudi spremenljiv del, ki prepozna določeno ciljno zaporedje DNA. Ta odsek RNA se imenuje sgRNA (majhna vodilna RNA). SgRNA komunicira z DNA, ki jo odreže nukleaza. Nastali dvoverižni prelom lahko dokončajo lastni mehanizmi za popravilo celice. To lahko privede do mutacij, ki so zanimive, na primer pri vzreji rastlin. Predlogo RNA lahko uporabimo tudi za vstavitev novega genskega segmenta, na primer za obnovitev funkcije okvarjenega gena. Končno se lahko uporablja tudi za inaktivacijo genov, ki povzročajo bolezni. Za vstop sistema CRISPR-Cas v celice je potreben tudi način dostave. V ta namen lahko na primer uporabimo virusne vektorje, liposome ali fizikalne metode. Sistem se od ostalih metod razlikuje po relativni preprostosti, univerzalnosti, hitrosti in ceni. CRISPR-Cas se načeloma lahko nanaša neposredno na človeka ali na celice, ki jih bolnik odstrani, spremeni, razmnoži in nato ponovno uvede. To se imenuje ex vivo zdravljenje ali avtologno presaditev.
Indikacije
CRISPR-Cas9 že danes igra pomembno vlogo v raziskavah in proizvodnji zdravil, le nekaj let po opisu metode. V prihodnosti dodatna genska terapija droge bo razvit. Potencialnih medicinskih aplikacij je zelo veliko. Sem spadajo na primer hudi genetske bolezni kot Duchennova mišična distrofija, cistična fibroza, nalezljive bolezni, kot sta HIV in hepatitis, hemofilije in raki. CRISPR-Cas9 in podobne metode za urejanje genoma prvič odpirajo možnost, da bolezni ne zdravimo le simptomatsko, temveč jih ozdravimo na ravni genetskih informacij.
Neželeni učinki in tveganja
Ena od možnih težav je selektivnost metode. Možno je, da bi CRISPR lahko povzročil genske spremembe na drugih nezaželenih mestih v genomu. Ti se imenujejo "učinki, ki niso ciljni." Ti so lahko nevarni in povzročijo neželene učinke. Poleg tega je treba še povečati učinkovitost sistema. Pri ljudeh je poleg somatskih celic in izvornih celic mogoče manipulirati tudi z zarodnimi celicami, kar vodi do dedovanja spremenjenih genov. Na primer, že je bilo dokazano, da se CRISPR-Cas9 lahko uporablja za zarodke, kar vzbuja strah pred "oblikovalskimi dojenčki" in ima lahko daljnosežne posledice za prihodnji razvoj človeštva. Poseg za zarodke je v večini držav zelo sporen in prepovedan.
