Molekularny wyścig zbrojeń trwa w najlepsze

6813314147_f4e434df38_o

Miesiąc temu pismo Scientific Reports opublikowało pracę opisującą wykorzystanie nowej ulubionej zabawki wszystkich biologów, narzędzia do redagowania genów CRISPR/Cas9, do walki z wirusem HIV. Badacze z Uniwersytetu Temple w Stanach Zjednoczonych (akcent patriotyczny: pierwszym autorem pracy jest Dr Rafał Kamiński, który pierwsze naukowe kroki stawiał w Uniwesytecie Jagiellońskim) zmodyfikowali DNA limfocytów T (białych krwinek) tak, aby komórki stale produkowały dwa składniki: białko Cas9 oraz nić kwasu nukleinowego, której sekwencja jest komplementarna z sekwencją DNA wirusa.

Taka komórka wykorzystuje ten sztucznie w nią wbudowany system CRISPR/Cas tak, jak do walki z wirusami w naturze wykorzystują go bakterie: nić kwasu RNA komplementarna do kwasu DNA wirusa łączy się z wirusowym DNA, zaś enzym Cas9 rozpoznaje te powiązane nici i tnie je na kawałki tak drobne, że nic się z nich nie da już zrobić. Co więcej, dzięki temu, że komórki enzym i ten rozpoznawczy RNA produkują stale, odporne są one na powtórne ataki wirusa.

Oczywiście badanie jest bardzo wstępne – komórki pochodzą z linii komórkowej stosowanej jako model limfocytów T (a nie np. bezpośrednio od pacjenta). Taka sama modyfikacja u pacjentów byłaby znacznie trudniejsza do wykonania, i chociaż nie byłaby niemożliwa, zanim tego typu rozwiązanie znajdzie się nawet w tym samym budynku co pacjenci, naukowcy będą musieli pokazać, że modyfikowanie genomu limfocytów może być przeprowadzone sprawnie, efektywnie i bez efektów ubocznych. Niemniej jednak jest to oczywiście dobry początek.

Zaledwie w zeszłym tygodniu pojawiła się kolejna praca, która poszła nie o krok dalej, ale o całą milę – grupa badaczy z Chin opublikowała w piśmie Journal of Assisted Reproduction and Genetics wyniki badań, które przeprowadzone zostały na ludzkich embrionach. Naukowcy wykorzystali CRISPR/Cas, aby w embrionach wprowadzić mutację w genie CCR5. Gen ten koduje receptor błonowy znajdujący się na powierzchni białych krwinek. Wirus HIV wytworzył mechanizm ataku, w których wykorzystuje on ten właśnie receptor, aby rozbroić nasz układ immunologiczny. Niektórzy z nas posiadają jednak mutację w tym genie, która uodparnia przeciwko wirusowi HIV. I tę właśnie mutację chińscy uczeni próbowali wprowadzić do chromosomów ludzkich embrionów.

Praca zaczyna się szybko odbijać szerokim echem. W mniejszym stopniu z powodu samego tematu badania (walka z HIV), a bardziej dlatego, że naukowcy wykorzystali ludzkie embriony – jest to dopiero druga publikacja naukowa w historii opisująca wykorzystanie techniki CRISPR/Cas w ludzkich embrionach. W obu przypadkach mówimy o embrionach wadliwych, które nigdy nie zostałyby wykorzystane do zapłodnienia in vitro, a więc nie miały nigdy szansy stać się człowiekiem. Niemniej jednak dyskusja etyczna na temat tego, czy powinniśmy takie badania na embrionach prowadzić w ogóle (nie ważne czy wadliwe, czy nie) wciąż trwa i stopień akceptacji takich eksperymentów jest bardzo różny (o czym pisałem dla GW w maju oraz grudniu zeszłego roku).

Wątpliwości w przypadku tej konkretnie pracy pojawiają się także dlatego, że chociaż naukowcy odnotowali pojedyncze sukcesy, modyfikacji udało dokonać się tylko w maleńkiej frakcji embrionów, a większość tych modyfikacji nie była tą mutacją, która odpowiada za odporność na HIV. Gdyby autorom pracy udało się opisać metodę, która z duża wydajnością może do komórek wprowadzić właśnie tę – i żadne inne – mutację, taka praca byłaby być może przełomowa. W obecnej jednak sytuacji publikacja nie opisuje niczego, co można w najlepszym razie nazwać dowodem anegdotycznym, a w najgorszym – próbę zbijania pijarowego kapitału poprzez niepotrzebne badania na zarodkach (bo to samo możnaby przecież pokazać na linii komórkowej).

Czyli: walka z wirusem poprzez wbudowanie w komórki sztucznego systemu obrony – tak. Walka poprzez próby wprowadzenia mutacji, która u ludzi występuje naturalnie – być może, chociaż bowiem  zeszłotygodniowa publikacja oczywiście nas o tym nie przekonała, to akurat tego rodzaju badania z wykorzystaniem techniki CRISPR/Cas, ale i także innych narzędzi do redagowania genomu, prowadzi się już od dawna.

Niestety, jak to w życiu bywa, robiąc jeden maleńki krok w przód, zrobiliśmy jednocześnie dwa wielke kroki wstecz. Nie z własnej winy. W ostatnich dwóch miesiącach ukazały się dwie inne prace – w lutym w piśmie Molecular Therapy oraz w zeszłym tygodniu w piśmie Cell Reports – badające zastosowanie CRISPR/Cas9 do walki z HIV.

Obie te prace malują jednak znacznie bardziej ponury obraz.

Na poczatek warto może wyjaśnić, że to wiodące RNA, które wykorzystujemy do rozpoznawania DNA wirusa, ma niewielki rozmiar kilkudziesięciu nukleotydów. Jest to o tyle istotne, że oznacza, że rozpoznawana jest nie cała cząsteczka wirusowego DNA, ale jej malutki fragment.

Obie publikacje pokazały, że po pierwsze, CRISPR/Cas9 może być zastosowany, aby zahamować rozwój wirusa. To raczej nie jest nic nowego – wiele wcześniejszych publikacji już o tym donosiło i jest to raczej spodziewane odkrycie. Po prostu: CRISPR/Cas9 niszczy wirusowe DNA na tyle, że wirus nie może się dalej namnażać.

To, co było zaskoczeniem w obu pracach, było jednak odkrycie, że wirus HIV może z taką nowatorską terapią skutecznie walczyć. Prędzej czy później powstaje bowiem jego zmutowana wersja, która różni się w niewielkim nawet stopniu od wersji oryginalnej – ale różni się w miejscu rozpoznawanym przez wiodące RNA system CRISPR/Cas9. Ponieważ system już dłużej nie rozpoznaje wirusa, nie może niszczyć jego DNA.

Taka ucieczka wirusa przed zniszczeniem przez terapeutyczne CRISPR/Cas9 jest w zasadzie biologiczną oczywistością, której powinniśmy się spodziewać. Jest bowiem wynikiem nieuniknionej ewolucji wirusa – jego odporność na CRISPR/Cas9 powstaje dokładnie w taki sam sposób, jak odporność bakterii na antybiotyki, jak odporność nowotworów na leki, i jak nasza własna odporność na atakujące nas patogeny. Najważniejszym przesłaniem jest tutaj to, że posiadanie nowej potężnej zabawki nie oznacza, że możemy osiąść na laurach.

Czy oznacza to, że CRISPR/Cas9 nie stanie się nigdy skutecznym lekiem na HIV? Prawdopodobnie nie. Wyobraźmy sobie, że zamiast jednego wiodącego RNA, do komórek wprowadzone jest wiele różnych takich cząsteczek. I już samo to, może się okazać wystarczające. Z drugiej strony taki zmasowany atak może oznaczać, że większa jest też szansa przypadkowego uszkodzenia naszego własnego DNA. Opcje więc istnieją, ale wiele jeszcze wody upłynie, zanim zrozumiemy jak je skutecznie stosować i kontrolować.

I jakiej nowej metody byśmy nie wymyślili, możemy być pewni, że prędzej czy później wirus HIV odpowie znajdując na nią rozwiązanie. Bo molekularny wyścig zbrojeń nigdy nie ustaje.

1 Comment

  1. Wierzę że mimo tych wszystkich utrudnień, zarówno ze strony etyczno-moralnej (bo jednak takie dyskusje sa potrzebne), jak i ze strony molekularnej, uda nam się w końcu opracować lek na tę potworna chorobę. Dobrze że powstaja nowe badania które daja chorym nadzieję.

    Lubię

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s