Geenitekniikasta on sen perustamisesta lähtien neljä vuosikymmentä sitten tullut suurta toivoa lähtevä terveydenhuollossa, maataloudessa ja teollisuudessa. Mutta se aiheutti myös syvää huolta, etenkin genomin muokkausprosessin työläyden vuoksi. Nyt uusi tekniikka, CRISPR-Cas, tarjoaa sekä tarkkuuden että mahdollisuuden muuttaa genomitekstiä useissa paikoissa samanaikaisesti. Mutta tämä ei poistanut huolenaihetta.
Perimää voidaan pitää eräänlaisena nuotiona. Samoin kuin nuotit kertovat orkesterin muusikoille, milloin ja miten soittaa, genomi kertoo solun osat (yleensä proteiinit), mitä heidän tulisi tehdä. Partituuri voi sisältää myös säveltäjän muistiinpanoja, jotka osoittavat mahdolliset muutokset, ylitykset, jotka voidaan lisätä tai poissulkea tapauksen mukaan. Genomille sellaiset "muistiinpanot" syntyvät solujen elämästä monien sukupolvien ajan jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä.
DNA: n geneettinen ohjelma on samanlainen kuin hauras kirja: sen sivujen järjestys voi muuttua, ja jotkut jopa siirtyvät muiden solujen ohjelmaan. Jos sivu on esimerkiksi kerrostettu, se on vähemmän alttiina vaurioille, kun se kääntyy. Samoin geneettisen ohjelman elementit, suojatut vahvalla pinnoitteella, kykenevät paremmin tunkeutumaan erilaisiin soluihin ja lisääntymään sitten solun jakautuessa.
Myöhemmin tästä elementistä tulee nopeasti leviävä virus. Seuraava vaihe on solu, joka lisää virusta - hyödytöntä tai haitallista - kehittääkseen tapa torjua sitä. Ja itse asiassa näin CRISPR-Cas-prosessi syntyi ensin suojelemaan bakteereja tunkeutuvilta viruksilta.
Tämän prosessin avulla hankitut ominaisuudet voivat tulla perinnöllisiksi. Ensimmäisen tartunnan aikana pieni viruksen genomifragmentti - eräänlainen allekirjoitus - kopioidaan CRISPR-genomisaarelle (genomin ylimääräinen fragmentti, vanhemman genomin tekstin ulkopuolella). Seurauksena tartunnan muisti säilyy sukupolvien ajan. Kun solun jälkeläinen on saanut viruksen, sekvenssiä verrataan virusgenomiin. Jos samanlainen virus tartuttaa solun vanhemman, jälkeläinen tunnistaa sen, ja erityiset mekanismit tuhoavat sen.
Tutkijoiden kannalta tämä monimutkainen salauksen purkuprosessi kesti useita vuosikymmeniä, etenkin siksi, että se oli ristiriidassa evoluution vakioteorioiden kanssa. Mutta toistaiseksi tutkijat ovat keksineet, kuinka prosessia voidaan toistaa, jolloin ihmiset voivat muokata tiettyjä genomeja erittäin tarkasti - käytännössä geenitekniikan pyhä graali lähes 50 vuodessa.
Tämä tarkoittaa, että tutkijat voivat käyttää CRISPR-Cas-mekanismia genomiongelmien korjaamiseen - mikä vastaa kirjoitetun tekstin kirjoitusvirheitä. Esimerkiksi syövän tapauksessa haluamme tuhota ne geenit, jotka antavat kasvainsoluille moninkertaistua. Olemme kiinnostuneita myös geenien tuomisesta soluihin, jotka eivät ole koskaan saaneet niitä luonnollisella geneettisellä välityksellä.
Näihin tarkoituksiin ei ole mitään uutta. Mutta CRISPR-Casilla meillä on paljon paremmat valmiudet saavuttaa ne. Aikaisemmat menetelmät ovat jättäneet jälkiä modifioiduissa genomeissa, edistäen esimerkiksi antibioottiresistenssiä. Sitä vastoin CRISPR-Casin tuottama mutaatio ei eroa mutaatiosta, joka syntyi spontaanisti. Siksi Yhdysvaltain elintarvike- ja lääkevirasto on päättänyt, että tällaisia ainesosia ei pidä merkitä geneettisesti muunnettuiksi organismeiksi.
Mainosvideo:
Jos useita geenejä jouduttiin modifioimaan, aikaisemmat menetelmät olivat erityisen vaikeita, koska prosessi oli suoritettava peräkkäin. CRISPR-Casin ansiosta kyky tehdä genomimuutoksia samanaikaisesti on mahdollistanut sellaisten sienten ja omenoiden luomisen, jotka eivät hapettu tai muuttu ruskeiksi joutuessaan kosketuksiin ilman kanssa - tulos, joka vaatii useiden geenien samanaikaisen deaktivoinnin. Nämä omenat ovat jo markkinoilla, eikä niitä pidetä muuntogeenisinä organismeina.
Muita sovelluksia on kehitteillä. Niin kutsuttu geeninmuodostusmenetelmä genomin manipuloimiseksi voi vähentää tautia kantavien hyönteisten aiheuttamia haittoja. Hyttysten sukusolujen kohdennettu modifiointi - maailman tappavin ihmisille - tekisivät heistä kyvyttömiä siirtämään virusta tai loista.
CRISPR-Cas -sovelluksen käyttöön on kuitenkin suhtauduttava varoen. Vaikka tämä tekniikka voi osoittautua hyödylliseksi taistelussa monien tappavien tautien torjumiseksi, siihen liittyy myös vakavia ja mahdollisesti täysin arvaamattomia riskejä. Ensinnäkin, koska genomit lisääntyvät ja leviävät lisääntymisen kautta, koko populaation modifiointi vaatii vain rajoitetun määrän yksilöiden modifiointia, varsinkin jos organismin elinkaari on lyhyt.
Lisäksi, koska hybridisaatio on yleistä naapurimaiden lajien välillä, on mahdollista, että yhden hyttyslajin modifikaatiot leviävät asteittain ja kontrolloimattomasti myös muihin lajeihin. Eläingenomien analyysi osoittaa, että tällaisia tapahtumia on tapahtunut aikaisemmin, ja lajeja on vangittu geneettisillä elementeillä, jotka voivat vaikuttaa ekosysteemien tasapainoon ja lajien evoluutioon (vaikka on mahdotonta sanoa, kuinka). Ja jos hyttyspopulaation muuttaminen on vaarallista, ei tiedetä, mitä voisi tapahtua, jos muokkaamme ihmisen soluja - erityisesti itusoluja - ilman huolellista analyysiä.
CRISPR-Cas -teknologia on valmis muuttamaan maailmaa. Nykyisen päähaasteena on varmistaa, että nämä muutokset toimivat.
Antoine Danchin