CRISPR/Cas, или просто CRISPR е най-модерният метод за редактиране на генома, на който учените възлагат големи надежди за лекуването на болести като рак, ХИВ, малария и други, както и за подобряването хранителните качества на консумираните от нас продукти. Заради достъпността му от гледна точка на цена, набор от необходимо оборудване и време за постигане на поставената цел, само за петте години активна работа с него са постигнати редица впечатляващи успехи, съизмерими с революционните приземяващи се ракети на SpaceX.

В предишната част ви разказахме за широкия спектър на приложението на CRISPR. Още един пример от съвсем скоро е редактирането на пивоварни дрожди, в които са вмъкнати гени за синтез на етерични масла от хмел, като се избягва добавянето му при производството на бира. По същия начин могат да бъдат създадени и микроорганизми, които да произвеждат лечебни съставки, намиращи се в застрашени видове растения, като се премахва рискът от унищожаването им. С напредъка на технологията ще нараства потенциалът за създаване на генно манипулирани култури, които активно ще спомагат за опазването на природата.

Въпреки сериозните постижения обаче пред масовата употреба на CRISPR има някои пречки от технически, юридически и етичен характер, за които тепърва трябва да се намерят решения.

Технически спънки

Един от най-големите технически проблеми е, че понякога Cas не разпознава точно целта, посочена от CRISPR, и реже наследствения материал и на други места. В зависимост от нуждите на изследователите това може да бъде приемливо – просто броят успешно редактирани образци ще е по-нисък, което ще се отрази основно на времето за получаване на продукта и на бюджета. Но за медицински приложения, особено при организми в напреднала степен на развитие, тези грешки могат да имат изключително сериозни последствия. Въпреки че клетките разполагат с механизми за поправяне на такива повреди, съществува риск от отключването на злокачествени процеси в тялото на пациента.

Наред с това системата няма механизъм, който да я изключва – така колкото по-дълго една клетка е изложена на CRISPR, толкова по-голяма е вероятността ДНК да бъде срязана на нежелано място. При някои пациенти е възможен и имунен отговор към Cas, което налага въвеждането на тестове преди провеждане на процедурата.

За момента тези и някои други технически ограничения представляват пречка за по-интензивното прилагане на метода, но учените работят активно и за някои от проблемите вече са налице решения.

Патентни спорове

Освен чисто научните пречки, ситуацията с комерсиалната употреба на метода е все още неясна поради сложни патентни спорове между няколко институции. В САЩ основните страни са Jennifer Doudna (University of California, Berkeley), съавтор на първата научна статия, описваща потенциала на метода, и Feng Zhang (Broad Institute), положил основата за приложението му в човешки клетки. Патентът е отсъден на Zhang, но в момента тече процедура по обжалване. В ЕС ситуацията е още по-объркана, тъй като страните са повече и е възможно различните методи, разработени върху първоначалната основа, да получат отделни патенти. Така всяка компания, искаща да създава продукти, базирани на CRISPR, ще трябва да лицензира технологии от няколко патентодържателя.

Отворен е и въпросът как ще бъде регулирана употребата на метода, тъй като организмите, получени с новите методи за генетична редакция като CRISPR, не се вписват в традиционната дефиниция за ГМО. При тях няма вмъкнат чужд генетичен материал, а и в повечето случаи само са причинени мутации в отделни гени – нещо, което може да се случи и по естествен път. Така растенията не се различават по нищо от тези, получени с помощта на класическата селекция, което би затруднило значително откриването им.

В края на миналия месец Департаментът по земеделие на САЩ съобщи, че растения, продукт на генно редактиране, няма да подлежат на регулации от тяхна страна. Позовавайки се на това, че редактираните растения са неразличими от получените по традиционните методи, в изявлението се посочва желанието на Департаментa да позволи иновациите, които не носят риск. Предстои да бъдат установени процедурите, по които наличието на такива продукти ще бъдат описвани по етикетите на хранителните стоки, като е възможно те да не бъдат изрично посочвани.

В Европа все още няма яснота за това дали такива растения ще бъдат разглеждани според съществуващото законодателство. В началото на тази година генералният адвокат на Европейския съд публикува мнението си относно статуса на организми, получени с генно редактиране. Основна тема в него е, че използваните в момента похвати за мутагенез (най-вече третиране с химични мутагени или радиация) не се регулират като инструментите за генно модифициране, a новите технологии дават възможност за много по-прецизна намеса и могат да се разглеждат като насочен мутагенез. Становището му не е конкретно и все още е рано да се прецени какво решение ще бъде взето от съда.

Моралната страна

Обект на най-разгорещени дискусии е възможността за редактиране на човешкия геном. Въпреки че вече има редица опити за редактиране на ембриони, резултатите не са напълно задоволителни поради ниска успеваемост и неточни редакции. Но това е техническа пречка, която с времето ще бъде заобиколена. По-важен тук е моралният аспект.

От една страна, потенциалът на метода да предложи терапия за милиони пациенти е изключително примамлив. От друга, той позволява създаването на т.нар. дизайнерски бебета и редакции с цел селектиране на външен вид и способности. Това е все още далеч, тъй като голяма част от потенциалните обекти на редактиране са белези, които се контролират от множество гени с изключително сложна регулация. Но има и такива, чието действие е вече познато.

Например светлият тон на кожата при европейците в голяма степен се обуславя от три гена. Един от тях (SLC24A5) е отговорен за 25–38% от разликата в пигментацията между хората от Европа и Африка. Двете форми (алели), срещащи се при двете групи, се различават само в един нуклеотид, сходно на промяната на една буква в половин страница текст.

С разширяването на познанията ни за човешкия геном, гените и тяхната регулация предстои много сериозна дискусия относно етичната страна на тези манипулации, тъй като освен намеса в генома без изричното съгласие на индивидите, промените ще бъдат наследени и от потомците им. За момента работата с човешки ембриони е силно регулирана, но с достигането на края на възможностите на моделните организми, интересът и съответно натискът за облекчаване на тези регулации ще нарасне драстично.

Бъдещето пред CRISPR

Въпреки тези притеснения повечето учени са оптимистично настроени за бъдещето на технологията. Усилено се работи върху подобряването на точността и успеваемостта на редакциите, както и върху разширяването на възможностите за приложение. Вече се изпитват заместители на Cas, които могат да режат само по една база от молекулата на ДНК или да се закачат за нея, без да я режат, и по този начин да регулират активността на целевите гени.

Като всеки инструмент, CRISPR може да бъде използван и за спорни цели. Но възможностите, които предлага, са много обещаващи, а и прогресът на подобни технологии трудно може да бъде спрян.

Най-вероятно сегашният вид на метода ще изглежда примитивен на бъдещите изследователи, но ни позволява да мислим за нови приложения, които доскоро са били невъзможни. Някоя от модификациите му или нова подобна система ще бъде в основата на революция в начина, по който гледаме на генетичните манипулации, и ще ни даде възможността да променим драстично целия ни свят.

Михаил Ангелов

Михаил Ангелов

Биолог, агроном, магистър по растителна защита. Работи в сферата на растителната генетика и селекция. Обича да майстори. Вярва, че революцията в генното инженерство тепърва предстои.