Μια καινοτόμα διαδικασία γονιδιακής επεξεργασίας, επιτρέπει στους επιστήμονες να αποκόψουν εύκολα τα προβλήματα στον γενετικό κώδικα, κάτι που πιθανώς τους δίνει τη δυνατότητα και να αφαιρέσουν χιλιάδες θανατηφόρες κληρονομικές ασθένειες.
Η νέα τεχνική θα μπορούσε να επιτρέψει στους γιατρούς να κάνουν αλλαγές στο DNA των ανθρώπων και να αλλάξουν τους μοριακούς μηχανισμούς που βοηθούν να δημιουργηθούμε, αλλά και που επίσης δημιουργούν προβλήματα με τη μορφή γενετικών ασθενειών.
Θα τους επέτρεπε να αφαιρέσουν τις μεταλλάξεις που είναι υπεύθυνες για κληρονομικές καταστάσεις που κυμαίνονται από γενετική τύφλωση μέχρι δρεπανοκυτταρική αναιμία, μεταβολικές διαταραχές και κυστική ίνωση. Και θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για να “εισάγει” χρήσιμες μεταλλάξεις, σύμφωνα με τους επιστήμονες που έκαναν την ανακάλυψη.
Ο “επεξεργαστής βάσης” είναι μια μοριακή μηχανή που μετατρέπει άμεσα ένα δομικό στοιχείο του DNA σε ένα άλλο. Οι αλληλουχίες DΝΑ περιέχουν τέσσερις χημικές ουσίες “βάσης” που συνδυάζονται στη διπλή έλικα με συγκεκριμένους τρόπους.
Ως εκ τούτου, οι τροποποιήσεις που έγιναν στο DNA χρησιμοποιώντας τα νέα εργαλεία είναι πολύ ακριβέστερες από την κορυφαία και πιο διάσημη τεχνολογία CRISPR. “Το CRISPR είναι σαν ψαλίδι και ο επεξεργαστής βάσης είναι σαν μολύβι”, δήλωσε ο David Liu, ο χημικός και μοριακός βιολόγος που ηγήθηκε στη μελέτη.
Μαζί η γουανίνη (G), η αδενίνη (Α), η θυμίνη (Τ) και η κυτοσίνη (C) συνθέτουν τα γράμματα του γενετικού κώδικα. Το νέο σύστημα μετατρέπει το ζεύγος βάσεων DNA AT σε GC, ένα μικροσκοπικά μικρό αποτέλεσμα που έχει τεράστιες συνέπειες για την επιστήμη και την ιατρική.
Περίπου οι μισές από τις 32.000 αλλαγές ενός γράμματος στον γενετικό κώδικα που είναι γνωστό ότι συνδέονται με την ασθένεια του ανθρώπου συνεπάγονται μια αλλαγή με τον άλλο τρόπο, από την GC στην AT.
Η τεχνική χρησιμοποιεί μια τροποποιημένη μορφή του εργαλείου επεξεργασίας γονιδίων CRISPR-Cas9 του “μοριακού ψαλιδιού”, το οποίο έχει μεταμορφώσει την έρευνα στον τομέα της γενετικής από τη στιγμή που η ισχύς του αποδείχθηκε για πρώτη φορά το 2012.
Αλλά σε αντίθεση με το πρότυπο CRISPR-Cas9, δεν κάνει αλλαγές με το να κόβει τη διπλή έλικα.
Ο καθηγητής Liu, από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, δήλωσε: “Αναπτύξαμε ένα νέο επεξεργαστή βάσεων, ένα μοριακό μηχάνημα, το οποίο με προγραμματιζόμενο, μη αναστρέψιμο, αποτελεσματικό και καθαρό τρόπο μπορεί να διορθώσει αυτές τις μεταλλάξεις στο γονιδίωμα των ζωντανών κυττάρων.
Όταν στοχεύουμε σε ορισμένες θέσεις στο ανθρώπινο γονιδιωματικό DNA, αυτή η μετατροπή αντιστρέφει τη μετάλλαξη που σχετίζεται με μια συγκεκριμένη νόσο. Η “μηχανή”, που ονομάζεται Adenine Base Editor (ABE), δοκιμάστηκε στο εργαστήριο διορθώνοντας τη μετάλλαξη που ήταν υπεύθυνη για την κληρονομική αιμοχρωμάτωση (HHC), μια ασθένεια που προκαλεί υπερφόρτωση σιδήρου στο σώμα.
Το ΑΒΕ χρησιμοποιήθηκε επίσης για την εγκατάσταση μιας ευεργετικής μετάλλαξης που προστατεύει από παθήσεις του αίματος συμπεριλαμβανομένης της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας.
Τα αποτελέσματα αναφέρονται στο περιοδικό Nature .
Ο δρ Liu δήλωσε ότι πρέπει να γίνουν πολύ περισσότερες εργασίες για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί η τεχνική για να βοηθηθούν οι ασθενείς. “Πρέπει να δοκιμάσουμε κι άλλο αυτό το μηχάνημα, πρέπει να δοκιμάσουμε την ασφάλειά του, πρέπει να αξιολογήσουμε τα ευεργετικά του αποτελέσματα σε ζώα και ασθενείς και να τα ζυγίσουμε ενάντια σε οποιεσδήποτε παρενέργειες, πρέπει να κάνουμε πολλά περισσότερα πράγματα”, πρόσθεσε.
Οι Βρετανοί επιστήμονες αποκάλεσαν την έρευνα “συναρπαστική” και “απίστευτα ισχυρή”.
Ο καθηγητής Robin Lovell-Badge, επικεφαλής της ομάδας στο Francis Crick Institute, στο Λονδίνο, δήλωσε: “Είναι τόσο έξυπνη όσο και σημαντική επιστημονικά.. Πολλές γενετικές ασθένειες οφείλονται σε μεταβολές (μεταλλάξεις) όπου ένα μόνο ζεύγος βάσεων έχει αντικατασταθεί από άλλο. Αυτό κάνει αυτές τις νέες μεθόδους επεξεργασίας βάσης εξαιρετικής αξίας και στις δύο βασικές έρευνες για να κάνουν πρότυπα ασθένειας και, θεωρητικά, για να διορθώσουν τις γενετικές ασθένειες. Θα χρειαστεί πολύ περισσότερη έρευνα για να δείξουμε ότι οι μέθοδοι είναι απολύτως ασφαλείς και ίσως να βρούμε τρόπους για να αυξήσουμε την αποτελεσματικότητά τους, η οποία είναι ήδη, εντυπωσιακά, στο 50%, αλλά αυτή είναι μια συναρπαστική εξέλιξη”.
Η καθηγήτρια Helen O’Neill, διευθύντρια του προγράμματος για την αναπαραγωγική επιστήμη στο Πανεπιστήμιο του Λονδίνου, δήλωσε: “Η δυνατότητα άμεσης αλλαγής και των τεσσάρων ζευγών βάσεων με τέτοια εξειδίκευση προσθέτει περισσότερα πυρομαχικά στο οπλοστάσιο του επεξεργαστή γονιδιώματος και θα είναι απίστευτα ισχυρό στην έρευνα ασθενειών και τη μελλοντική αποκατάσταση των μεταλλάξεων που προκαλούν ασθένειες”.
Μια άλλη πρωτοποριακή μελέτη που αναφέρθηκε στο περιοδικό Science έδειξε πώς μια νέα έκδοση του Crispr θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να στοχεύσει και να επεξεργαστεί το RNA, το μόριο που φέρει γενετικές οδηγίες για τα μηχανήματα που παράγουν πρωτεΐνες στα κύτταρα.
Το σύστημα, που ονομάζεται Repair (Επισκευή), έχει τη δυνατότητα να καταστήσει τις μονοπαθείς μεταλλάξεις που προκαλούν ασθένειες στο DNA αβλαβείς.
Ο David Cox, μέλος της αμερικανικής ομάδας στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, δήλωσε τα εξής: “To Repair μπορεί να διορθώσει μεταλλάξεις χωρίς αλλοίωση του γονιδιώματος και επειδή το RNA υποβαθμίζεται φυσικά, είναι μια πιθανώς αναστρέψιμη λύση”.
