Metoda edycji DNA CRISPR może skutkować setkami niezamierzonych mutacji – Dave Roos

Nowe badanie powinno być przestrogą dla tych, którzy entuzjastycznie i beztrosko podchodzą do idei stosowania popularnej metody edytowania genów CRISPR na ludziach.

Komputerowa ilustracja przedstawiająca strukturę molekularną białka Cas9 związanego metodą CRISPR  w kompleksie z RNA (kwas rybonukleinowy – czerwony) i DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy – fuksja pomarańczowa). Cas9 jest białkiem nukleazy związanym z CRISPR (pol. zgrupowane, regularnie rozproszone, krótkie, powtarzające się sekwencje palindromiczne) systemu odporności adaptacyjnej Streptococcus pyogenes i innych bakterii. Wykorzystuje sekwencję przewodnika RNA do cięcia DNA w miejscu komplementarnym. Widzimy tutaj: płat alfa-helikalny Cas9 (szary), domena HNH (niebieski), domena RuvC (jasnoniebieska), domena C-końcowa (różowa), domena topo-homologiczna (bladoróżowa), helisa bogata w argininę (jasna fuksja) , przewodnik RNA (czerwony), docelowy DNA (pomarańczowy), niedocelowy DNA (fuksja).

Metoda edycji DNA CRISPR może skutkować setkami niezamierzonych mutacji

Technologia edytowania genomu o nazwie CRISPR ma zaledwie 5 lat, a już zdążyła wywołać spore zamieszanie i szereg kontrowersji. W porównaniu z innymi technikami edytowania genomu jest ona szybka, tania i wystarczająco precyzyjna – nawet naukowiec z podstawową wiedzą z zakresu genetyki może z powodzeniem eksperymentować z DNA roślin, zwierząt czy ludzi usuwając fragmenty DNA i zastępując je innymi genami.

Niektórzy twierdzą, że prostota i efektywność techniki CRISPR jest zapowiedzią złotej epoki modyfikowania genetycznego i przyczyni się do odkrycia nowych metod leczenia chorób takich jak pląsawica Huntingtona czy dystrofia mięśni, a także pozwoli opracować nowe terapie genowe mające na celu walkę z rakiem i wirusem HIV. Inni natomiast postrzegają metodę CRISPR jako swoistą puszkę Pandory, której otwarcie spowoduje urzeczywistnienie się dystopijnych wizji, gdzie dzieci są „projektowane”, a drogie terapie wydłużające życie jeszcze bardziej dzielą społeczeństwo na uprzywilejowanych („udoskonalonych genetycznie”) i  pozostałych („genetycznie wybrakowanych”).

Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo
https://www.nature.com/nmeth/journal/v14/n6/full/nmeth.4293.html

Jednak tydzień temu [30 maja 2017] opublikowano badanie przyczyniające się do dalszej komplikacji i tak już kontrowersyjnej sytuacji wokół CRISPR, gdyż rzuca nieco światła na pietę achillesową tej metody – efekty uboczne w postaci nieprzewidzianych mutacji. Metoda CRISPR opiera się na selektywnym namierzaniu fragmentów sekwencji par DNA w genomie(kombinacji nukleotydów A, C, G, T). Naukowcy od dawna już obawiali się, że te molekularne „nożyce” mogą nieumyślnie „wyciąć” z genomu fragmenty o tej samej lub podobnej sekwencji. Do tej pory większość naukowców wierzyła, że jest w stanie precyzyjnie oszacować prawdopodobieństwo niecelowych mutacji stosując zaawansowane algorytmy, mające na celu identyfikację w genomie powtarzających się sekwencji.

W zeszłym tygodniu grupa naukowców z Columbia University Medical Center (Centrum Medyczne Uniwersytetu Columbia), University of Iowa (Uniwersytet stanu Iowa)oraz Uniwersytetu Stanforda opublikowała artykuł w czasopiśmie Nature Methods, w który przedstawia się ponad 1.500 przypadków drobnych niepożądanych mutacji oraz ponad 100 „większych modyfikacji i ubytków” w DNA myszy poddanych procedurze CRISPR. Jednak zamiast polegać na algorytmach prognostycznych, naukowcy postanowili przeprowadzić analizę porównawczą genomów myszy poddanych tej procedurze w odniesieniu do myszy „genetycznie identycznych” z tej samej kolonii.

“Zaobserwowaliśmy mutacje w miejscach, które nie były w ogóle przewidziane przez algorytmy”, twierdzi Vinit Mahajan, profesor w dziedzinie okulistyki na Uniwersytecie Stanforda, współautor publikacji.

„Czytając materiały o CRISPR można odnieść wrażenie, że jest to wspaniała metoda pozwalająca naprawić pojedynczy nukleotyd ze wszystkich 3 miliardów wchodzących w skład  genomu. Oczywiście prowadzono badania nad niepożądanymi [niezamierzonymi] mutacjami w wyniku zastosowania tej metody, ale wyniki wskazują, że nie są one jakoś szczególnie groźne, nie niosą ze sobą dotkliwych konsekwencji. Dlatego nasze badanie było w pewnym sensie dla nas zaskoczeniem.”

Ujawnienie, że CRISPR [Clustered Regularly Interspersed Palindromic Repeats / Skupione, Regularnie Oddalone, Krótkie Powtórzenia Palindromowe] może skutkować przypadkową edycją obu pojedynczych nukleotydów, jak i większych fragmentów DNA u żywych zwierząt, jest momentem kluczowym dla tej kontrowersyjnej technologii. Ponieważ technologia ta jest tania i szybka, zdobyła ogromną popularność i stanowi podstawowe narzędzie w badaniach genetycznych. Ostatnio znajduje ona zastosowanie także w szpitalach, gdzie lekarze poszukują coraz to nowych metod na poprawienie efektywności terapii genowych stosowanych w leczeniu chorób takich jak rak.

W przypadku tego typu terapii genowych, naukowcy starają się edytować DNA komórek układu odpornościowego (limfocyty T) tak, aby sprawniej lokalizowały i niszczyły określone komórki rakowe. Lekarze eksperymentowali z różnymi technikami edycji genowej, takim jak nukleaza z motywem palca cynkowego czy TALEN, ale technologie te okazały się mniej precyzyjne oraz wymagające więcej czasu oraz znacznie droższe, niż technika CRISPR.

W Stanach Zjednoczonych w roku 2016 wydano oficjalną zgodę na przeprowadzenie pierwszego testu klinicznego z zastosowaniem CRISPR na ludzkich limfocytach T, które następnie miały być wprowadzone z powrotem do organizmu pacjenta chorego na raka.

Dean Anthony Lee jest  onkologiem dziecięcym oraz terapeutą komórkowym zasiadającym w komisji NIH (Narodowe Instytuty Zdrowia), która dała zielone światło dla pionierskiej terapii CRISPR z wykorzystaniem komórek ludzkich. Dean A. Lee powiedział, że wspomniane badanie na temat niezamierzonych mutacji w wyniku CRISPR potwierdza tylko to, co społeczność medyczna podejrzewała już od dawna – mianowicie, że CRISPR jest „najbardziej niepewną” metodą edycji genów z dostępnych, jeśli chodzi o niecelowe [przypadkowe] modyfikacje genomu.

“Jednak nie przedstawia ono niczego, co spowodowałoby, że niezwłocznie zrezygnowalibyśmy ze stosowania tej metody, po wypowiedzeniu ‘Co myśmy narobili?’ ”, twierdzi Lee.

Według Deana A. Lee, badanie nad niecelowymi/przypadkowymi mutacjami wyraźnie pokazało, że metoda ta niesie ze sobą nieznane ryzyko i powinna być stosowana klinicznie wyłącznie w sytuacjach, gdy pacjent „nie ma już żadnej innej opcji”, jak np. w przypadku nawrotu raka, który najprawdopodobniej skończy się śmiercią pacjenta w ciągu najbliższych miesięcy czy nawet tygodni.

Powiedział o również, że:

„W takiej sytuacji, gdzie choroba cię najpewniej zabije, podjęcie takiego ryzyka wydaje się rozsądne – oczywiście pod warunkiem, że pacjent zostanie uprzednio poinformowany o wszelkich konsekwencjach takiej terapii.”

[Co raczej jest żartem, gdy weźmie się pod uwagę fakt, że ryzyko jest nieznane – admin]

Postrzega terapię genową opartą na CRISPR jako jedną z metod z długiej listy terapii walki z rakiem określanych mianem ostatniej nadziei, które już na starcie były postrzegane jako bardzo ryzykowne. Pierwsze medykamenty do chemioterapii, o czym się często zapomina, pochodziły z gazu musztardowego.

Prawda o raku – epizod 1 – Prawdziwa historia chemioterapii & Farmaceutyczny monopol

Vinit B. Mahajan, który jest chirurgiem-okulistą i współautorem wspomnianej publikacji na temat niezamierzonych mutacji, twierdzi, że „jest entuzjastą metody CRISPR.” On i jego grupa mieli dostęp do genomu myszy, gdyż ostatnio stosowali technologię CRISPR w celu przywrócenia wzroku 3 ślepym myszom (związek ze znaną kołysanką jest przypadkowy). Jego małe badanie nie miało na celu stać się przysłowiowym „gwoździem do trumny” techniki CRISPR, jak mówi V. B. Mahajan, ale raczej stać się pewną przestrogą. Ma on nadzieję, że dalsze badania nad niezamierzonymi efektami pozwolą jemu i innym lekarzom efektywniej informować swoich pacjentom o ryzyku związanym z terapiami opartymi na CRISPR.

Marcy Darnovsky z Center for Genetics and Society (Centrum Genetyki i Społeczeństwa), organizacji non-profit propagującej etyczne i odpowiedzialne stosowanie technologii genetycznych oraz reprodukcyjnych, zgodziła się ze stwierdzeniem, że badanie to dostarczyło „potrzebnego już od dawna ostrzeżenia”. Obawia się ona, że łatwość i niski koszt metody CRISPR „tworzy pokusę u każdego, by stosować ją gdzie tylko się da.”

Darnovsky nie tyle przejmuje się zastosowaniem CRSPR w leczeniu zaawansowanych nowotworów czy HIV, ale raczej obawia się stosowania tej techniki w celu edycji  i modyfikowania ludzkich embrionów. Na świecie jest obecnie 40 krajów, które zakazują modyfikowania cech dziedzicznych w embrionach ludzkich. Co ciekawe, Stany Zjednoczone do tych państw nie należą. Choć regulacje prawne zabraniają wykorzystywania funduszy federalnych do tego typu eksperymentów, to jednak takie praktyki oficjalnie nie są w zakazane.

Co więcej, jak wskazuje Darnovsky, National Academies of Science and Medicine (Narodowe Akademie Nauki i Medycyny) opublikowała w lutym raport, który otwiera drogę do tzw. „edytowania linii germinalnej [zarodkowej]”, dopuszczalnego w przypadku wystąpienia poważnych chorób genetycznych w sytuacji braku „rozsądnej alternatywy”. Raport wzywa do rygorystycznego nadzoru nad tego typu badaniami i ustala szereg kryteriów wyróżniających prawdziwe choroby genetyczne od genetycznych „ulepszeń”, ale według M. Darnovsky ryzyko przewyższa potencjalne korzyści.

„Nie wiem, czy kiedykolwiek ryzyko było tak wielkie”, mówi w odniesieniu do możliwości zaistnienia społeczeństwa zdominowanego przez osoby genetycznie doskonalsze.

„To nie są drzwi, które można tylko lekko uchylić, by zobaczyć co jest w środku. Kiedy już się je otwiera, to od razu na oścież.”

Źródło: https://www.seeker.com/health/crispr-dna-editing-can-cause-hundreds-of-off-target-mutations

Zobacz na: Dr Theresa Deisher – DNA abortowanych płodów, retrowirusy, super adjuwanty
Błąd w oprogramowaniu aparatury FMRI może skutkować podważeniem 15 lat badań nad mózgiem
Ponad 30.000 opublikowanych badań może być błędne z powodu zanieczyszczonych komórek – Peter Dockrill

Zarządzanie widmami: Jaka ilość literatury medycznej jest kształtowana za kulisami przez przemysł farmaceutyczny? – dr Sergio Sismondo

Co powinniście wiedzieć o CRISPR
https://www.ted.com/talks/ellen_jorgensen_what_you_need_to_know_about_crispr/transcript?language=pl