A genomszerkesztés svájci bicskája
A nukleotidok milliárdjaiból álló örökítőanyagban, azaz a DNS-ben történt legkisebb változás – akár már egyetlen nukleotid cseréje is – olyan folyamatot indíthat el a szervezetben, amely betegség, például rák kialakulásához vezethet. Ilyen esetekben terápiás megoldást jelenthetne, ha a mutáns gének szerkezetében vissza tudnánk állítani az eredeti nukleotidsorrendet, és ezáltal helyre tudnánk állítani a kódolt fehérje normális aminosavsorrendjét.
Nukleotidszintű, irányított DNS-változtatásokra az elmúlt évtizedekben nem vagy csak alig volt lehetőség,
mivel a vizsgált génekben csak nagyrészt véletlenszerű változásokat tudtak a genetikusok indukálni. Egy mutálódott gén eredeti szerkezetének gyógyászati célú visszaállítására idáig csak nagyon korlátozott lehetőségek álltak a rendelkezésünkre – mondják az ELTE kutatói.
Az idei kémiai Nobel-díjas Charpentier és Doudna által kifejlesztett CRISPR/Cas9 (clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated nuclease 9) genomszerkesztő rendszer arra ad lehetőséget, hogy nukleotidszinten lehessen a DNS-ben tárolt genetikai információt tetszőleges helyen, nagy hatékonysággal és pontosan módosítani. Ezért lett a CRISPR/Cas9 rendszer a genomszerkesztés precíziós svájci bicskája.
Perczel András és Vellai Tibor szerint a következő évtizedek tudományos fejlődését éppen ez a technológia és az idetartozó alap- és orvosbiológiai kutatások és alkalmazások fogják döntően meghatározni. Úgy is fogalmazhatunk, hogy a CRISPR/Cas9 genomszerkesztő rendszer révén mind a genetika, mind a medicina lehetőségei kozmikus méretűre tágulhatnak. A módszerben rejlő lehetőségek méltán vetekszenek a molekuláris biológia robbanásszerű fejlődését lehetővé tevő PCR (polymerase chain reaction) technológia jelentőségével.
A felfedezés igazi csodája, hogy a kutató egy adott helyen belehasít a DNS-be, amely azonban ismét összeforr, de közben el lehet a genomszerkesztést végezni. A CRISPR/Cas9-cel elhasított szabad DNS-végek összeillesztésére ugyanis két javítógépezet is rendelkezésre áll a sejten belül, amelyek egymással versengve javítják a DNS-vágást. A DNS molekula irányított, tetszőlegesen kiválasztott nukleotidja mentén történő hasítás óriási lehetőségeket rejt magában.
Elvileg bármely organizmus, bármely génjében egy kiválasztott nukleotid mellett megtörténhet a kettősszálú DNS hasítás.
A betegségeket okozó DNS-szekvenciák kicserélése „normális” szekvenciákra kiemelt orvosbiológiai jelentőséggel bír, hiszen így lehet egészséges sejtvonalakat és szerveket genetikailag megszerkeszteni és ezzel a test működését potenciálisan helyreállítani. Laboratóriumi körülmények között állatmodellekben már sikerült eredményt elérni például a cisztás fibrózis, az izomdisztrófia, az amiloidképződés vagy a szürkehályog genomszerkesztéssel történő terápiájára vonatkozóan.
Forrás: ELTE
Borítókép: Emmanuelle Charpentier és Jennifer A. Doudna a nobelprize.org grafikáján