Cum a descoperit un tânăr, într-o noapte fără somn, procedura revoluționară care ar putea vindeca toate bolile genetice

O nouă tehnică denumită CRISPR ar putea vindeca aproape toate bolile genetice ereditare. Este o procedură revoluționară, dacă nu chiar miraculoasă. Și ar putea fi folosită la scară largă foarte curând.

O nouă formă de editare ADN mai puțin predispusă la erori ar putea corecta mult mai multe mutații genetice periculoase decât tehnologia disponibilă astăzi, susține publicația The Wire.

Articolul începe cu un portret al unui om de știință: în vara lui 2017, Andrew Anzalone era neliniștit. Anul se apropia de final, ca și doctoratul său de la Universitatea Columbia. Într-o noapte fără somn, o idee a început să-i dea târcoale.

Editarea genetică CRISPR, cu toată precizia sa de decupare a ADN-ului, a fost mereu bună la secționare. Însă dacă vrei să înlocuiești o genă defectă cu una sănătoasă, lucrurile devin mai complicate.

În afara faptului că programezi o bucată din ghidul ARN ca să-i comanzi lui CRISPR unde să taie, trebuie să livrezi o copie a noului ADN astfel creat și apoi să speri că mașinăria de autoreparare a celulei o instalează corect. Ceea ce, de cele mai multe ori, nu se întâmplă. Anzalone s-a întrebat dacă nu cumva există o modalitate de a combina aceste două etape, astfel încât o singură moleculă să-i spună lui CRISPR ce editări să facă și unde să facă schimbările. Inspirat, s-a grăbit în apartamentul său din Chelsea și a lucrat toată noaptea.

Câteva luni mai târziu, ideea și-a găsit locul în laboratorul lui David Liu, chimistul de la Broad Institute care a dezvoltat recent o serie de sisteme CRISPR adaptate chirurgiei, denumite „editoare de bază". Anzalone s-a alăturat laboratorului în 2018 și împreună au început să construiască plăsmuirea ivită în imaginația tânărului doctorand. După multe încercări eșuate, au descoperit ceva și mai puternic. Sistemul, pe care laboratorul lui Liu l-a denumit "editare primă" putea face, pentru prima dată, aproape orice alterare - adăugări, ștergeri, înlocuirea fiecarei litere individuale cu o alta- fără să reteze elicea dublă a ADN-ului. „Dacă Crispr-Cas9 e precum foarfecele și editorii de bază precum creioanele, acești editori primi sunt ca procesoarele de text", le-a spus Liu reporterilor într-o conferință de presă.

Dar de ce e atât de important acest lucru? Pentru că, grație unui control atât de precis asupra codului genetic, editarea primă ar putea, potrivit calculelor lui Liu, să corecteze în jur de 89% din mutațiile care cauzează bolile genetice ereditare. Lucrând în culturile de celule umane, laboratorul său a folosit deja editarea primă ca să repare erorile genetice care cauzează siclemia, fibroza chistică și boala Tay-Sachs. Acestea sunt doar trei din cele peste 175 de editări posibile pe care grupul le-a dezvăluit într-un articol științific publicat în jurnalul Nature. Descoperirea are puternicul potențial să schimbe felul în care edităm celulele și ne va transforma viața", declară Gaétan Burgio, un genetician de la Universitatea Națională Australiană, impresionant de gama de schimbări pe care procedura le poate face, inclusiv de adăugarea de până la 44 de litere ADN și ștergerea de până la 80. „În total, eficiența editării și versatilitatea demonstrată în această lucrare sunt remarcabile."

Classic Crispr, cel mai folosit instrument de editare în acest moment, este făcut din două părți: o enzimă ce feliază ADN-ul, pe nume Cas9, și o componentă din ghidul ARN care spune „taie aici, dar nu aici." Alte enzime pot fi direcționate să anuleze o genă sau să desfacă doar un pic din DNA cât să-i schimbe o literă cu alta.

Editorul prim al lui Anzalone e puțin diferit. Enzima sa e alcătuită, de fapt, din două, care fuzionează: o moleculă care se comporta ca un scalpel, combinată cu ceva ce se numește reverstranscriptază și care convertește ARN-ul în ADN. Ghidul său ARN e puțin diferit: nu numai că găsește ADN-ul ce trebuie reparat, dar poartă cu sine o copie a editări ce trebuie făcută. Atunci când localizează ADN țintă, face o mică tăietură și începe să adauge secvența corectată de ADN literă cu literă, ca ciocănelele unei mașini de scris. Rezultatul sunt două clapete redundante de ADN - cea orginală și cea editată. Apoi AND-ul celulei intervine ca să îndepărteze originalul, instalând permament editarea dorită. Tehnica oferă o mai mare flexibilitate editării ADN, dar teoria mai trebuie testată.

Problema cea mai mare, potrivit unor indivizi ca Burgio, este că acești editori primi sunt uriași în termeni moleculari. Sunt atât de mari, încât nu se împachetează corect în virușii pe care cercetătorii îi folosesc ca vehicule pentru a edita celulele. Acești coloși ar putea chiar înfunda acele de microinjecție, făcând dificilă livrarea în embrionii de șoarece sau cei umani. Asta face ca metoda să fie mai puțin practică decât tehnica deja existentă. Însă acel lucru nu-l împiedică pe Liu să continue să lucreze la proiect. În septembrie, a fondat compania Prime Medicine pentru a dezvolta tratamente pentru boli genetice. Totuși, va mai dura ani de zile până când primele experimente umane vor putea începe.

Anzalone e încă uimit de cât de repede poate evolua totul în lumea CRISPR, de la o simplă curiozitate, la o mașină moleculară funcțională. „Sunt lucruri pe care acum le poți face și care, până de curând, păreau imposibile", spune el.