Τι είναι το CRISPR; Μια τεχνολογία που μπορεί να αλλάξει τον κόσμο

Του Michael Le Page , NewScientist

Το CRISPR είναι μια τεχνολογία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία γονιδίων και, ως εκ τούτου, πιθανότατα θα αλλάξει τον κόσμο.

Η ουσία του CRISPR είναι απλή: είναι ένας τρόπος εύρεσης ενός συγκεκριμένου κομμάτιού DNA μέσα σε ένα κύτταρο. Μόλις βρεθεί, το επόμενο βήμα της τεχνολογίας επεξεργασίας γονιδίων CRISPR, είναι συνήθως η τροποποίηση αυτού του κομματιού DNA.

Ωστόσο, το CRISPR έχει επίσης προσαρμοστεί για να κάνει και άλλα πράγματα, όπως η ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση γονιδίων, χωρίς τροποποίηση της ακολουθίας τους.

Υπήρχαν τρόποι για την επεξεργασία των γονιδιωμάτων ορισμένων φυτών και ζώων πριν από την αποκάλυψη της μεθόδου CRISPR το 2012, αλλά διαρκούσαν χρόνια και κόστιζαν εκατοντάδες χιλιάδες δολάρια. Το CRISPR το έκανε φτηνό και εύκολο .

Το CRISPR χρησιμοποιείται ήδη ευρέως για επιστημονική έρευνα και στο όχι πολύ μακρινό μέλλον, πολλά από τα φυτά και τα ζώα στα αγροκτήματα , τους κήπους ή τα σπίτια μας μπορεί να τροποποιηθούν με αυτό. Στην πραγματικότητα, μερικοί άνθρωποι ήδη τρώνε CRISPR-αρισμένα τρόφιμα .

Η τεχνολογία CRISPR έχει επίσης τη δυνατότητα να μεταμορφώσει την ιατρική, επιτρέποντάς μας όχι μόνο να θεραπεύσουμε αλλά και να προλαμβάνουμε πολλές ασθένειες.

Μπορεί ακόμη και να αποφασίσουμε να το χρησιμοποιήσουμε για να αλλάξουμε τα γονιδιώματα των παιδιών μας. Μια απόπειρα να γίνει αυτό στην Κίνα καταδικάστηκε ως πρόωρη και ανήθικη, αλλά ορισμένοι πιστεύουν ότι θα μπορούσε να ωφελήσει τα παιδιά στο μέλλον .

Το CRISPR χρησιμοποιείται και για κάθε είδους άλλους σκοπούς, απο την αναγνώριση της γενετικής ταυτότητας των κυττάρων και την καταγραφή του τι συμβαίνει μέσα σε αυτά, έως την καθοδήγηση της εξέλιξης και τη δημιουργία γονιδίων .

Το κλειδί του CRISPR είναι οι πολλές γεύσεις των πρωτεϊνών «Cas» που βρίσκονται στα βακτήρια, όπου βοηθούν στην άμυνα ενάντια στους ιούς . Η πρωτεΐνη Cas9 χρησιμοποιείται ευρέως από τους επιστήμονες. Αυτή η πρωτεΐνη μπορεί εύκολα να προγραμματιστεί για να βρει και να συνδεθεί με σχεδόν οποιαδήποτε επιθυμητή αλληλουχία, απλώς δίνοντάς της ένα κομμάτι RNA για να την καθοδηγήσει στην αναζήτησή της.

Όταν η πρωτεΐνη CRISPR Cas9 προστίθεται σε ένα κύτταρο μαζί με ένα κομμάτι οδηγού RNA , η πρωτεΐνη Cas9 συνδέεται με τον οδηγό RNA και στη συνέχεια κινείται κατά μήκος των ελίκων του DNA έως ότου εντοπίσει και συνδεθεί με μια ακολουθία 20 γραμμάτων DNA ,η οποία αντιστοιχεί σε μέρος της ακολουθίας του οδηγού RNA. Αυτό είναι εντυπωσιακό, δεδομένου ότι το DNA που εμπεριέχεται σε κάθε ένα από τα κύτταρα μας έχει έξι δισεκατομμύρια γράμματα και μήκος δύο μέτρα.

Αυτό που συμβαίνει στη συνέχεια μπορεί να διαφέρει. Η τυπική πρωτεΐνη Cas9 “κόβει” το DNA στον στόχο. Όταν η περικοπή επιδιορθώνεται, εισάγονται μεταλλάξεις που συνήθως απενεργοποιούν ένα γονίδιο. Αυτή είναι μακράν η πιο κοινή χρήση του CRISPR. Ονομάζεται επεξεργασία γονιδιώματος - ή γονιδιακή επεξεργασία - αλλά συνήθως τα αποτελέσματα δεν είναι τόσο ακριβή όσο υπονοεί αυτή η ονομασία.

Το CRISPR μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την πραγματοποίηση ακριβέστατων αλλαγών, όπως η αντικατάσταση ελαττωματικών γονιδίων - πραγματική επεξεργασία γονιδιώματος - αλλά αυτό είναι πολύ πιο δύσκολο.

Έχουν δημιουργηθεί προσαρμοσμένες πρωτεΐνες Cas που δεν κόβουν το DNA ή δεν το αλλοιώνουν με κανέναν τρόπο, αλλά απλώς ενεργοποιούν ή απενεργοποιούν γονίδια . Αυτές οι προσαρμοσμένες πρωτεΐνες ονομάζονται CRISPRa και CRISPRi αντίστοιχα. Ωστόσο, άλλες, που ονομάζονται βασικοί συντάκτες, αντικαθιστούν ένα γράμμα του κώδικα DNA με κάποιο άλλο .

Γιατί λοιπόν το ονομάζουμε CRISPR; Οι πρωτεΐνες CAS χρησιμοποιούνται από βακτήρια για να καταστρέψουν ιικό dna. Τα βακτήρια προσθέτουν κομμάτια ιικού DNA στο δικό τους γονιδίωμα για να καθοδηγήσουν τις πρωτεΐνες Cas, και τα περίεργα μοτίβα αυτών των κομματιών DNA, είναι αυτά που έδωσαν στο CRISPR το όνομά του: σύμπλεγμα μικρών παλινδρομικών αλληλουχιών τακτικής χωροκατανομής .