Inovacijos

Genų–hack’inimas: futuristinė idėja, virstanti realybe

2019 lapkričio 18

2003 m. buvo pabaigtas vienas reikšmingiausių darbų mokslo istorijos – Žmogaus genomo projektas. Jo tikslas buvo neįtikėtinai ambicingas – užrašyti žmogaus DNR ir taip padėti pagrindus geresniam supratimui apie tai, kodėl mes atrodome kaip atrodome, sergame kuo sergame, ir elgiamės kaip elgiamės. Raidės „DNR“ dažnam mažai ką reiškia. Kas iš vis tas DNR? Jį galima palyginti su savotišku receptu. Jeigu ruošiatės kepti pyragą, jums labai pravers instrukcija, nurodanti, kiek ir kokių ingredientų dėti į tešlą, bei kaip ilgai ją kepti. Genai yra kažkas panašaus. Tai mūsų ląstelėse esanti informacija, užprogramuojanti kiekvieną gyvą organizmą. Labai ilgai manyta, kad DNR yra toks, koks yra. Ir nieko čia nebepadarysi. Tačiau tuomet pradėta kalbėti apie CRISPR. Technologiją, kuri leidžia genus karpyti. Ką tai reiškia? Kaip tai gali pakeisti pasaulį, kuriame gyvename?

Genetinių ligų pabaiga?

Daugybė ligų, nuo kurių kenčia žmonės, yra daugiau ar mažiau genetinės. Kai kurios iš jų labai retos. Pavyzdžiui, Hipertrofine kardiomiopatija (liga, dėl kurios žmogaus širdis ištinsta) ištinka 1 iš 500 žmonių, o ją sukelia būtent genai. Jeigu vienas iš jūsų tėvų ja sirgo, egzistuoja 50 proc. tikimybė, kad toks pats likimas ištiks ir jus. Tačiau net ir ligos, kurių su genetika tarsi tiesiogiai ir nesiejamos, didele dalimi su ja susijusios. Dėl tam tikrų genų mes galime turėti didesnę nei vidutinę tikimybę susirgti vėžiu, cukriniu diabetu ar netgi depresija. Todėl specialistai teigia, kad ateityje žmogaus DNR išrašymas taps standartine medicinine procedūra. Tik vaikui gimus, bus atliekama analizė, kurios dėka gydytojai žinos, į kokias ligas pacientas yra linkęs (ši procedūra jau dabar atliekama, bet tebėra gana brangi). CRISPR leistų iš esmės išspręsti šią problemą iš žmogaus DNR tiesiog iškerpant tuos genus, kurie gali sukelti pavojų. Beje, būtent tokius tyrimus šiuo metu aktyviai atlieka lietuvio Virginijaus Šikšnio komanda. Jos tikslas – artimoje ateityje pritaikyti genų karpymo technologiją praktinėje medicinoje.

Kenksmingų mikrobų pabaiga?

Daugiausiai ligų šiuo metu sukelia ne kas kitas, o mikrobai. Šie mažyčiai organizmai atsakingi tiek už tokius mūsų nebegąsdinančius susirgimus kaip sloga, tiek už milijonus gyvybių pasiglemžiančias tuberkuliozę ar maliariją. Higiena, geros sanitarinės sąlygos bei antibiotikai mums padeda gana efektyviai tvarkytis su mikrobais, bet jie, kaip ir visi organizmai, taip pat turi savybę mutuoti bei keistis. Taigi kova atrodo nesibaigianti. Visgi CRISPR gali padėti žmonijai pagaliau pabaigti šias lenktynes. Prieš pora metų Kinijos mokslininkai atliko labai įdomų eksperimentą, kurio metu jie padidino ŽIV užkrėstų pelių atsparumą mikrobams (ŽIV, kaip žinia, jį praktiškai sunaikina). Kaip? Jie sukėlė mutaciją, kurios dėka mikrobams tapo daug sunkiau patekti į ląsteles. Taip, tai tik eksperimentas su gyvūnu, bet pradžia labai daug žadanti. Dar drąsesnį eksperimentą atliko amerikiečiai. Jie sukūrė virusą, kuris įsiskverbia į ir nužudo kenksmingas bakterijas. Taigi, panašu, kad ateityje mikrobų mes nebebijosime, nes tiesiog būsime jiems visiškai atsparūs.

Prikeltos rūšys?

Prieš pora metų Harvardo mokslininkas genetikas George Church padarė skambų pareiškimą. Anot jo, per artimiausius pora metų (t.y. šiemet) jis ketina sukurti mamuto ir dramblio hibrido embrioną. Skamba labai futuristiškai, bet su CRISPR tai jau nebėra tik vizija iš mokslinės fantastikos kūrinio. Mokslininkams jau pavyko sėkmingai gauti mamuto DNR. Vadinasi, klonavimo procesas yra įmanomas. G. Church planas yra iš pradžių sukurti dramblio ir mamuto hibridą, leisti jį išnešioti dramblei, o tada gimusiam gyvūnui jau įsodinti grynakraujo mamuto embrioną. Jeigu manote, kad šitaip žaisti su gamta žmonijai nederėtų, pabandykite į šį klausimą pažvelgti kiek iš kitokios pusės. Tokia technologija padėtų išgelbėti daugybę kritiškame pavojuje esančių rūšių, arba prikelti tas, kurios išnyko dėl žmogaus kaltės (pavyzdžiui, Vakarų juodąjį raganosį, prieš dešimtmetį išnykusį dėl intensyvaus brakonieriavimo). Tai, kad CRISPR turi potencialo padėti tai padaryti, patvirtina ir kiti tyrimai. Tarkime, neseniai mokslininkams taip pavyko išvesti ramesnių bulių rūšį, kuri net neužsiaugina ragų.

Daugiau ir sveikesnio maisto?

Dar viena sritis, kurioje CRISPR mums turėtų labai padėti – tai žemdirbystė. Genetiškai modifikuotų (pavyzdžiui, pomidorų, kurių DNR iš dalies sukryžmintas su kitų augalų) žmonės tarsi instinktyviai prisibijo, nepaisant to, kad jokie tyrimai nepatvirtino, jog šios baimės yra pagrįstos. CRISPR turėtų būti priimtas daug pozityviau vien todėl, kad čia niekas „nemaišoma“. Genai tiesiog patobulinami, pabrėžiant vienus ir neutralizuojant jau esamus bruožus. Niujorke dirbantys mokslininkai neseniai pristatė daug žadančius rezultatus. Panaudodami CRISPR, jie sugebėjo gerokai padidinti gaunamą pomidorų derlių. Kaip? Laboratorijoje augalo genai buvo pakoreguoti taip, kad būtų optimizuotas vaisių dydis, šakelių architektūra ir paties augalo forma. Tyrimui vadovavęs Zachary Lippman tai palygino su elektros jungikliu, tik šiuo atveju jis įjungia ir išjungia tam tikras savybes. Manoma, kad tokios technologijos – žemdirbystės ateitis, o joms besivystant mes užauginsime daugiau ir sveikesnių daržovių mažesniuose plotuose nei dabar. Tai turėtų atpiginti maistą, padėti iš skurdo išbristi daugiau žmonių bei mažiau alinti gamtą.

Daugiau jokių kenkėjų?

CRISPR gali padėti žmonijai išspręsti ir dar vieną keblią problemą. Tokias kasmet tūkstančius gyvybių nusinešančias ligas kaip maliarija platina mažyčiai nusikaltėliai – uodai ir kiti mašalai. Regis, viskas labai paprasta – mums tiesiog reikėtų juos imti ir išnaikinti, ar ne? Ne viskas taip paprasta. Uodai, kokie įkyrūs bebūtų, visgi yra svarbi ekologinės sistemos dalis. Jiems išnykus, prasidėtų grandininė reakcija, kurios pasekmės būtų labai liūdnos. Tačiau Kalifornijos universiteto mokslininkai, naudodami CRISPR technologiją, sukūrė naujos rūšies geltonus, besparnius, triakius uodus, taip įrodydami, kad mes turime galimybę keisti net pačias svarbiausias organizmo savybes. Taip patvirtinta hipotezė, jog įmanoma į ekosistemą įvesti uodus, kurie tiesiog nepernešdinėtų maliarijos ir kitų ligų. Tai lemiantys genai būtų tiesiog ištrinti. Tada užtektų tiesiog paleisti į laisvę tegu ir nedidelį kiekį, tokių organizmų su dominuojančiais genais, o atsparumo ligoms savybė paprasčiausiai natūraliai pasklistų po populiaciją. Uodų gyvenimo trukmė labai trumpa, tad šis procesas būtų stebėtinai greitas, o pokytį žmonija pajustų vos po kelių metų.