XV./8. fejezet:  Génszerkesztés

Forradalmi változás várható a különböző gén szerkesztési eljárásoktól is, melyek közül a legjobba ismert a CRISPR-Cas9, mely a ritka betegségek terápiáját fogja gyökeresen megváltoztatni.

Az acronym “CRISPR” jelentése: „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”. Általában ez rövid ismétlődő DNS szekvenciák sorozata melyek között „spacerek” ülnek. Ezeket a DNS szekvenciákat a baktériumok arra használják, hogy emlékezzenek arra, hogy mely vírus támadta meg őket. Az emlékezés úgy történik, hogy a vírus DNS molekuláját integrálják a saját bakteriális genomjukba. A vírus DNS molekula mindig a baktérium CRISPR szekvenciába épül be közvetlenül a Cas gének mellé (5. Ábra). A CRISPR gének mellett helyezkednek el a Cas gének, melyek a molekuláris ollók, amik képesek a DNS vágására. Így ha következő alkalommal támad a vírus, a baktérium a genomjába beépített DNS szakaszról RNS-t szintetizál, azzal azonosítja a vírus DNS molekuláját és a CAS-al roncsolja azt. A leghatékonyabb enzim a Cas9, ezért ezt használatos a génszerkesztések során.

5. ábra: A vírus DNS beépülése a baktérium DNS CRISPR régiójába

Hogy is működik a CRISPR/Cas technológia? Az iránymutató RNS, megtalálja a target sejt célszekvenciáját, amit módosítani szeretnénk. A CRISPR-associated protein 9 (Cas9), a molekuláris olló kivágja ezt a DNS szakaszt és beépítjük helyett az általunk tervezett új DNS szakaszt. Hogy mit is jelent ez pl. human alkalmazásban azt a 6. Ábra mutatja be.

6. ábra: A CRISP/Cas9 rendszer in vivo human alkalmazási lehetősége

A CRISPR era előtti génszerkesztés módszerei

A CRISPR era előtt 2 egyéb módszert használtak a kutatók a Zinc Finger Nucleas-okat (ZFNs) és a Transcription Activator-Like Effector Nuclease-okat (TALENs). Ezek is használtban vannak még mindig.(Ábra). Ezek a módszerek is ki tudnak bizonyos DNS szakaszokat vágni, azonban ezek alkalmazása sokkal bonyolultabb, mint a CRISPR módszer, bár van néhány előnyük is. Pl. a

ZFNs könnyebben találja meg a target vég szekvenciát a TALENs sokkal pontosabb, mint a CRISPR és kevésbé okoz ún “off-target mutations” (a génszerkesztés következtében kialakuló nem várt mutációkat).

A CRIPSR humán alkalmazása

USA & Europa

2018 első félévében University of Pennsylvania a következő indikációkban várja az FDA engedélyt a CRISPR biztonságosságra irányuló klinikai vizsgálathoz: myeloma multiplex, melanoma, és sarcoma. Európában a CRISPR Therapeutics‘ várja az engedélyét a klinikai vizsgálatának beta-thalassemiában.

Human embryón már történt alkalmazás 2017-ben Shoukhrat Mitalipov az Oregon Health and Science University kutatója CRISPR-Cas9 rendszert használt élő human preimplantatios embryón a MYBPC3 gén hibájának kijavítására (7. Ábra).

7. ábra: Az embryonalis CRIPSR/Cas alkalmazása

A MYBPC3 gén mutációja hypetrophiás cardiomyopathiát eredményez. A kezelt embryók 72%a lett mutáció mentes, míg kezelés nélkül az autosomalis domináns öröklés menet miatt azok 50%-a lett volna érintett

Sok kritika éri a génszerkesztést, különösen az embryókon alkalmazott módszert. Ennek következtében ezek a kutatások mind magán finanszírozásból zajlanak.

Kína

Kínában sokkal könnyebb a hatósági engedélyt megszerezni az ilyen jellegű vizsgálatokhoz, így ott 2015 óta zajlanak human kísérletek.

A ClinicalTrials.Gov alapján 10 CRISPR trial indult vagy indul Kínábana  következő indikációkban: IV. stádiumú gyomor és nasopharyngealis carcinomas.