CRISPR-Cap9 czyli nowa ciężka artyleria medycyny

Co by się stało, gdybyś mógł użyć inżynierii genetycznej, aby zatrzymać największego drapieżnika ludzkości? Zwierzę, które wywołuje śmierć setek milionów osób. Potężnego… komara.

Podziel się ze znajomymi!

Żniwo zbierane przez komary z rodzaju Anopheles jest potężne. Na samą malarię przenoszoną przez nie szacuje się roczną zapadalność rzędu 220 milinów osób, z czego 3 miliony umierają, targani dreszczami w bólach i wysokiej gorączce. Paradoksalnie nie trzeba wcale wyjechać na Madagaskar, do Indii, Filipin czy okolic Ameryki Środkowej lub Niziny Amazonki, aby samica Anophelesa dobrała nam się do krwii. Komary te uwielbiają podróżować samolotami i nic nie stoi na przeszkodzie, by kilka takich pasażerów na gapę uraczyło się żywicielem z innych kontynentów (także Europy). Przy okazji przekazując nam zarodźca malarii i dając początek epidemii lotniskowej. A przecież tą samą drogą możemy zarazić się jeszcze wirusem Zika, który powoduje wady wrodzone u dziecka, jeśli trafi na panią w ciąży…Komary to idealne wektory ludzkich chorób. Według naukowców mogą żyć od 200 mln lat, są ich biliony, a pojedyncze zwierzątko potrafi złożyć jednorazowo do 300 jaj. Praktycznie nie da się ich wytępić. Do niedawna nie było żadnej metody. Ale dziś?

CRISPR-Cap9

Od połowy lat 70 ub. wieku pracowaliśmy nad pewnym ciekawym enzymem Cap9 pożyczonym od bakterii popularnie żyjącej w naszym środowisku – E. coli. Potrafi on znajdować i modyfikować dowolne kawałki DNA w puli dna. Wystarczy zaprogramować go „pokazując” fragment DNA i wszczepić do komórki. Cap9 precyzyjnie znajduje lokalizację genu w komórce i w kompleksie z innymi enzymami jest zdolny do jego modyfikacji – dodania lub usunięcia jego fragmentu. W ten sposób możemy wyhodować komara, który będzie odporny na malarię przez dodanie mu fragmentu DNA kodującego przeciwciała niszczące zarodźca malarii. To jednak nie koniec. Aby upowszechnić gen w populacji należy coś zrobić aby nie dziedziczył się recesywnie. Wówczas w każdej kolejnej generacji dochodzić będzie do wypierania go kosztem dominujących alleli i interesująca nas cecha zaniknie. Tutaj wdrażamy więc gene drive.

Sam mechanizm jest dość sprytny. W laboratorium tak konstruujemy wdrażany gen, aby oprócz pożądanej cechy dodać sekwencje kodujące endonukleazę (choćby wspomnianą już Cap9) otoczone sekwencjami homologicznymi H1 i H2. Po iniekcji takiego zestawu w plazmidzie do komórki biorczej dochodzi do wytworzenia enzymów Cap9 i wszczepienia genu do genotypu. Teraz „zainfekowana” przez nas komórka posiada całą maszynerię aby sama sobie dorobić komplementarną wersję genu we współpracy ze standardowymi mechanizmami komórkowymi, doprowadzając do jego samonamnażania.  
Jak wynika z badań, podane wstrzyknięciem doogonowym preparaty doprowadziły do ponad 50% eradykacji wirusa HIV względem zarażenia niemal wszystkich komórek ich ciała. Gen wprowadzony metodą napędu genowego namnaża się bardzo szybko i zajmuje także komórki germinalne, przekazując pożądaną cechę potomstwu.

W ten sposób osiągnęliśmy nasz cel. Gdy pani Komarowa z naszego laboratorium spotka pana Komara z dziczy przekaże ich potomstwu oporność na zarodźca malarii i cykl się zamknie. Każde z kolejnych pokoleń nabędzie tą właściwość i dojdziemy wreszcie do chwili, gdy wszystkie żyjące komary będą plazmodiooporne. Pozostaje wówczas liczyć na to, że zarodziec malarii nie zdąży zmutować i znaleźć sobie innej taksówki do naszej krwi…

Czemu więc nie wprowadzimy komara do obiegu już teraz? Na co czekamy? Otóż jest to na tyle młoda metoda, że boimy się konsekwencji. Za pomocą taniego i szybkiego zabiegu uzyskujemy proces postępujący z wykładniczym tempem. W dodatku proces nieodwracalny. Raz wprawiony w ruch napęd genetyczny przyspiesza wdrażanie nowych genów do populacji i w sumie nie wiemy jak na to zareaguje wielomilionowa populacja.

Wygląda jednak na to, że inżynieria genetyczna już stała się codziennością. Nowe techniki nieprzerwanie doskonalone wydają się zapewniać wytępienie wielu chorób cywilizacyjnych. Upatruje się również zastosowań techniki gene drive w usuwaniu fragmentów wirusów np. HIV z genotypów chorych na AIDS, a nawet całych chromosomów, jak np. w trisomii 21 pary znanej jako zespół Downa. Czyżby więc napęd genowy w połączeniu z CRISPR-Cap9 był niczym Dwayne Johnson w roli policjanta Hobbs’a w Szybkich i Wściekłych 7, kiedy to wjechał skradzionym ambulansem w helikopter ratując przy tym dziewczynę Vina Diesela?

(podnosząc działo przeciwpancerne) To ja jestem kawalerią, mała…

Posłuchaj w formie podcastu:

Podziel się ze znajomymi!

2 thoughts on “CRISPR-Cap9 czyli nowa ciężka artyleria medycyny

  1. Może to jest sposób na te zdawałoby się trapiace ludzkość zagrożenia i wprowadzić do środowiska komarów zaiinfekowanego konia trojanskiego..?

    1. Tak, ten pomysł brzmi jak z literatury science-fiction, ale przypomnijmy sobie standardy leczenia nowotworów jeszcze dekadę temu. Wówczas protokoły badań nie uwględniały np. leków biologicznych z racji ich wysokiej ceny i niejasnego spodobu stosowania. Z czasem ich efektywność spowodowała że stały się podstawą wielu schematów postępowań. Mimo że leki biologiczne uważane są jeszcze za leki nowej generacji, to na horyzoncie widać kolejne, nadchodzące generacje leków, których działanie odbiega od stosowanych współcześnie.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *