Úpravy genómu
So systémom CRISPR-Cas9 je možné cielene a presne modifikovať genóm ľubovoľného organizmu - napríklad baktérie, zvieraťa, rastliny alebo človeka -. V tejto súvislosti sa hovorí aj o úprave genómu a chirurgii genómu. Metóda bola prvýkrát popísaná v roku 2012 a v súčasnosti sa intenzívne skúma a používa na celom svete (Jinek et al., 2012). Systém CRISPR-Cas9 bol vyvinutý na základe obranného mechanizmu adaptívneho systému imunitný systém of baktérie. Umožňuje prokaryotom odstrániť nežiaducu a infekčnú DNA, napríklad z bakteriofágov alebo plazmidov.
- CRISPR znamená. Jedná sa o opakujúce sa sekvencie DNA v genóme baktérie.
- Cas9 znamená.
Ako to funguje
Ako funguje systém CRISPR-Cas9? Proteín Cas9 je takzvaná endonukleáza, tj enzým, ktorý štiepi nukleové kyseliny a v tomto prípade dvojreťazca DNA. Cas9 je naviazaný na RNA, ktorá obsahuje okrem konštantnej časti aj variabilnú časť, ktorá rozpoznáva špecifickú cieľovú sekvenciu DNA. Táto časť RNA sa nazýva sgRNA (malá vodiaca RNA). SgRNA interaguje s DNA, ktorá sa má štiepiť nukleázou. Výsledný dvojvláknový zlom je možné dokončiť vlastnými opravnými mechanizmami bunky. To môže viesť k mutáciám, ktoré sú zaujímavé napríklad pri šľachtení rastlín. RNA templát sa môže tiež použiť na vloženie nového segmentu génu, napríklad na obnovenie funkcie defektného génu. Nakoniec sa môže použiť aj na inaktiváciu génov spôsobujúcich choroby. Pre vstup systému CRISPR-Cas do buniek je tiež potrebný spôsob doručenia. Na tento účel sa môžu použiť napríklad vírusové vektory, lipozómy alebo fyzikálne metódy. Systém sa líši od ostatných metód relatívnou jednoduchosťou, univerzálnosťou, rýchlosťou a cenou. CRISPR-Cas sa v zásade môže aplikovať priamo na človeka alebo na bunky, ktoré sa pacientovi odstránia, upravia, rozmnožia a následne znovu zavedú. Toto sa označuje ako ošetrenie ex vivo alebo autológne transplantácia.
indikácia
CRISPR-Cas9 už dnes hrá dôležitú úlohu vo výskume a výrobe liekov, iba pár rokov po popísaní metódy. V budúcnosti ďalšia génová terapia drogy bude vyvinuté. Potenciálne lekárske aplikácie sú veľmi početné. Patria sem napríklad ťažké genetické choroby ako Duchennova svalová dystrofia, cystická fibróza, infekčné choroby ako HIV a zápal pečene, hemofílie a rakoviny. CRISPR-Cas9 a podobné metódy úpravy genómu otvárajú po prvýkrát možnosť nielen liečiť choroby symptomaticky, ale liečiť ich na úrovni genetickej informácie.
Nepriaznivé účinky a riziká
Jedným z potenciálnych problémov je selektivita metódy. Je možné, že CRISPR môže spôsobiť genetické zmeny na iných nežiaducich miestach genómu. Tieto sa označujú ako „účinky mimo cieľa“. Môžu byť nebezpečné a viesť k vedľajším účinkom. Ďalej je potrebné ešte zvýšiť účinnosť systému. U ľudí možno okrem somatických buniek a kmeňových buniek manipulovať aj so zárodočnými bunkami, čo vedie k dedičnosti zmenených génov. Napríklad sa už ukázalo, že CRISPR-Cas9 sa dá použiť na embryá, čo vyvoláva obavy z „návrhárskych detí“ a môže mať ďalekosiahle následky pre budúci vývoj ľudstva. Zásahy germline sú vysoko kontroverzné a vo väčšine krajín zakázané.
