Rachel Haurwitz: Genetyczne nożyczki – czy CRISPR zmieni nasze życie?29.04.2019

„Nowa era w biologii molekularnej”, „rewolucja w edytowaniu genów”, „obietnica napisania życia na nowo” – takie nagłówki w mediach potęgują oczekiwania opinii publicznej. Metoda edytowania genów Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR Cas9) wywołuje dyskusję dotyczącą nie tylko jej aspektów naukowych, ale i dylematów etycznych, które stawiają fundamentalne pytania na temat przyszłości naszego gatunku. Rozmawiamy z Rachel Haurwitz* – współzałożycielką i prezeską Caribou Biosciences, jednej z pionierskich firm zajmujących się tą metodą edycji genów.

CRISPR Cas9 często nazywa się rewolucją w genetyce. Co jest przełomowego w tej metodzie?

Już od jakiegoś czasu mamy do dyspozycji technologie pozwalające na edycję genów, ale przed pojawieniem się metody CRISPR były one dużo bardziej wymagające technicznie. W poprzednich metodach edycja genomu wymagała zaprojektowania zupełnie nowego białka, które mogłoby do niego dotrzeć. W praktyce oznaczało to, że badacz musiał mieć doktorat z dziedziny edycji genomu. Metoda CRISPR Cas9 stała się tak popularna, bo po prostu łatwiej ją stosować komuś, kto ma tradycyjne wykształcenie w dziedzinach związanych z biologią molekularną. Wcześniej nie było to możliwe. Jedna z popularnych tez w debacie na temat CRISPR – może nawet odrobinę zbyt popularnych – jest taka, że CRISPR demokratyzuje techniki edycji genów. Dla ogromnej większość badaczy, która eksperymentuje z edycją genów, celem nie jest wynalezienie przełomowych leków albo nowych typów pożywienia – zajmują się tym w ramach podstawowych badań uniwersyteckich albo w prywatnych laboratoriach.

Jakie są poszczególne etapy edycji genów, które umożliwia obecnie metoda CRISPR?

W dużym skrócie to tak, jakbyśmy mieli przycisk „delete”, który pozwala usunąć dany gen z genomu. Żeby edytować komórkę przy pomocy CRISPR, trzeba do niej wprowadzić dwie cząsteczki – jedną zawierającą białko Cas9 i drugą, mającą w sobie gRNA. Jest na to kilka różnych metod. Jedna z najpopularniejszych to tzw. elektroporacja – porażanie komórek małymi wstrząsami elektrycznymi, co sprawia, że zewnętrzna część komórki minimalnie się otwiera i pozwala białku Cas9 i gRNA przeniknąć do środka. Cas9 to takie genetyczne nożyczki, które pozwalają na przecięcie DNA w miejscu, które wskaże RNA. Potencjalnym problemem jest to, że przecięcie DNA powoduje zwykle śmierć komórki – w większości znajduje się specjalny mechanizm, który ma za zadanie ją uśmiercić, jeśli komórka nie jest w stanie samodzielnie naprawić przecięcia. Jednak komórki mogą też ostatkiem sił spróbować je skleić. W niektórych przypadkach proces naprawy kończy się edycją – skasowaniem danego genu lub dodaniem nowego genetycznego materiału. Metoda CRISPR jest możliwa dzięki temu, że komórki bardzo nie lubią, kiedy ich DNA zostaje przerwane. Kiedy DNA komórki zostaje ponownie sklejone, okazuje się, że jego sekwencja odrobinę się zmieniła – zwykle do tego stopnia, że gen, który znajdował się w tej sekwencji nie będzie już wytwarzany.

Ludzie mają już wpływ na genetykę, a CRISPR potencjalnie jest kontynuacją technologii, które zmieniają przyszłość naszego gatunku.

 

Czy można więc zaryzykować stwierdzenie, że ta metoda to technologiczne przedłużenie ewolucji?

To jedno z fundamentalnych pytań w tej kwestii. Międzynarodowe grono badaczy wyraziło sprzeciw dotyczący modyfikowania genów, które są przekazywane z pokolenia na pokolenie. Teoretycznie technologia już to umożliwia – podobno naukowcy z Chin mają już za sobą udaną próbę. Uważam, że ludzie już w pewien sposób manipulują swoimi genami – chociażby za pomocą zapłodnienia in vitro, które pozwala posiadać potomstwo parom, które w inny sposób nie mogłyby go mieć. Są też inne techniki, które mogą być użyte w tym kontekście i które są odpowiedzialne za duże zmiany społeczne. Preimplementacyjna diagnostyka genetyczna (PGD) pozwala wybrać embrion ze względu na konkretne cechy, np. na płeć. Ludzie mają już wpływ na genetykę, a CRISPR potencjalnie jest kontynuacją technologii, które zmieniają przyszłość naszego gatunku.

Na jakim etapie jest obecnie technoologia CRISPR? Jakie najważniejsze wyzwania stoją przed naukowcami, którzy się nią zajmują?

Obecnie sprawnie usuwamy pojedyncze geny w niektórych komórkach, ale nie jesteśmy specjalnie biegli w usuwaniu więcej niż jednego genu na raz. Cały czas pracujemy też nad znalezieniem najlepszego sposobu na wstawanie nowych sekwencji. Jeśli wyobrazimy sobie, że edycja genów działa w podobny sposób co program do edytowania tekstu na komputerze, to jesteśmy jeszcze daleko od dodawania dowolnego tekstu, zmieniania jego koloru i formatowania całych akapitów. Na razie jesteśmy w powijakach.
Dużym wyzwaniem jest sposób dostarczenia białka i gRNA do komórek. Istnieje bardzo mała liczba komórek – głównie we krwi – które można wydobyć z organizmu człowieka, umieścić w laboratorium i wprowadzić do nich nowe czynniki. A w organizmie człowieka jest mała liczba organów, do których możemy wprowadzić nowe materiały za pomocą technologii. Na razie jest to głównie wątroba i oko. Żeby móc zastosować tę technologię w większej innych organach i rodzajach komórek, potrzebujemy dalszego rozwoju.

Większość debat o etyce skupia się na kwestii edycji embrionów, jajeczek i spermy. To fundamentalne etyczne pytanie, z którym powinniśmy się zmierzyć.

 

Jedną z najważniejszych kwestii dotyczących technologii CRISPR Cas9 jest etyka i jej potencjalne konsekwencje dla ludzkości jako ogółu. Czy powinniśmy się niepokoić?

Nie uważam, że mamy realne powody do niepokoju, ale jako społeczeńśtwo powinniśmy być zaangażowani i dobrze poinformowani. Obecnie ogromna większość wysiłków jest skoncentrowana na komórkach somatycznych, czyli takich, które nie są przekazywane w materiale genetycznym następnemu pokoleniu. To oznacza, że wszystkie zmiany, które wprowadzimy w organizmie pacjenta, umrą razem z nim.
Większość debat o etyce skupia się na kwestii edycji embrionów, jajeczek i spermy. To fundamentalne etyczne pytanie, z którym powinniśmy się zmierzyć. Każdy powinien móc wypowiedzieć się w tej dyskusji. Niektórzy mówią, że powinniśmy użyć technologii, żeby zlikwidować choroby genetyczne ze względów moralnych i etycznych. Ale jak tylko wgłębimy się w temat, okazuje się, że nawet ta kwestia jest bardzo skomplikowana. Prowadzę dyskusje z różnymi grupami na temat tego, co jest chorobą genetyczną, a co normalną wariacją gatunku ludzkiego. Częstym przykładem jest głuchota. Niektórzy ludzie, w tym także lekarze, mówią, że jeśli możemy pozbyć się głuchoty na zawsze, powinniśmy to zrobić. Ale jednocześnie wielu członków społeczności niesłyszących jest dumnych z tego, co wnoszą do społeczeństwa – biorąc pod uwagę ich różnorodność, nie chcieliby wyeliminować głuchoty z gatunku ludzkiego. Technologia CRISPR jest punktem wyjścia do interesujących dyskusji, ale też wyzwań.

Jaki byłby najlepszy i najgorszy scenariusz z biologicznego punktu widzenia?

Scenariusz optymistyczny zakłada, że CRISPR jest w stanie leczyć, a może nawet wyleczyć, choroby genetyczne i raka. Dzięki technologii moglibyśmy tworzyć nowe typy pożywienia przez lepsze technologie hodowli zwierząt i uprawy roślin. Niektórzy bio-optymiści chcieliby nawet użyć edycji genów, żeby przywrócić wymarłe gatunki. W najgorszym scenariuszu to wszystko byłoby dostępne tylko dla nielicznych i najbardziej uprzywilejowanych. Pesymiści niepokoją się też tym kiedy, jak i gdzie zacznie się edycja genów w komórkach, które przekazują materiał genetyczny potomstwu i co oznacza to dla przyszłości ludzkości.

Co dla Pani jest najciekawsze w tej metodzie? Dlaczego zaczęła się Pani nią zajmować?

Najbardziej przyciągający jest dla mnie kompletny cykl, który jest możliwy dzięki CRISPR – „czytaj, zapisz, edytuj”. Ta kombinacja funkcjonowała w branży komputerowej przez wiele dekad i pozwoliła na stworzenie technologii, do której mamy dziś dostęp. W porównaniu z branżą komputerową nauki przyrodnicze są kilka kroków w tyle. Już od wielu lat jesteśmy w stanie czytać genomy, co nauczyło nas bardzo wiele, umiemy też tworzyć nowe sekwencje genetyczne, takie jak syntezy PNA, ale do tej pory walczymy, żeby nauczyć się je edytować. Przez lata było to brakujące ogniwo w kontekście badań i rozwoju nowych leków. Jestem częścią ogromnej społeczności naukowców, którzy używają tej nowej możliwości, żeby radykalnie przyspieszyć tempo badań i tworzenia nowych leków. I to jest dla mnie najbardziej ekscytujące.

*Rachel Haurwitz – współzałożycielka i prezeska Caribou Biosciences, jednej z pionierskich firm zajmujących się tą metodą edycji genów. W 2014 r. znalazła się na liście „30 przed 30” w dziedzinie nauki i zdrowia, a dwa lata później Fortune Magazine umieścił ją w gronie najbardziej wypływowych ludzi w biznesie przed 40. W 2018 r. odebrała wyróżnienie Next Generation Award przyznawane przez organizację Association for Women in Science.