#19 - 10/2020

Human-X: the next generation

Νέα στοιχεία δείχνουν ότι η τροποποίηση ανθρώπινων εμβρύων φέρνει τον όλεθρο στο DNA. Τρεις έρευνες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι δεν είναι ασφαλής η επέμβαση στα γονίδια με την μέθοδο CRISPR.

Λίγους μήνες πριν, Ιούνιο 2020, τα ευρήματα μιας ομάδας ερευνητών επιστημόνων από την Βρετανία έδειξαν ότι το εργαλείο τροποποίησης γονιδίων CRISPR μπορεί να προκαλέσει ακούσιες βλάβες στο DNA όταν χρησιμοποιείται σε ανθρώπινα έμβρυα. Τα αποτελέσματα προκάλεσαν σοβαρές ανησυχίες για το πόσο ασφαλής είναι η δημιουργία γενετικά τροποποιημένων εμβρύων.

Στην συνέχεια προέκυψαν ακόμη περισσότερες ενδείξεις ότι η CRISPR μπορεί να προκαλέσει αναπάντεχες γενετικές μεταλλάξεις στο έμβρυο. Μετά τον Ιούνιο, δύο αμερικανικές ερευνητικές ομάδες δημοσιοποίησαν στο bioRxiv (online αποθετήριο ερευνών βιολογίας που βρίσκονται στο στάδιο του ελέγχου) εργασίες με αντίστοιχα ευρήματα. Οι τρεις εργασίες δεν έχουν περάσει ακόμη την διαδικασία του peer-review, αλλά και οι τρεις εξίσου καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η CRISPR δεν είναι αρκετά ασφαλής για να χρησιμοποιηθεί σε ανθρώπινα έμβρυα με στόχο την αποτροπή εμφάνισης γενετικών διαταραχών κι ασθενειών.

«Αυτό δεν είναι καν ένα απλό σινιάλο για προσοχή. Είναι ολόκληρη ταμπέλα κινδύνου βιολογικής καταστροφής μεγέθους γηπέδου, βαλμένη μπροστά στην γενετική τροποποίηση των εμβρύων» λέει ο Fyodor Urnov, ειδικός γενετιστής και καθηγητής μοριακής βιολογίας στο Berkeley, ο οποίος δεν είχε ανάμειξη σε καμία από τις τρεις έρευνες.

Σε κάθε μια από τις έρευνες, οι ερευνητές είχαν ως στόχο να τροποποιήσουν ένα μόνο γονίδιο στο ανθρώπινο έμβρυο. Αλλά η κάθε μια ομάδα διαπίστωσε ότι η CRISPR δεν άλλαζε μόνο το γονίδιο το οποίο υποτίθεται ότι ήταν ο στόχος· προκάλεσε απρόβλεπτες αλλαγές και σε άλλα σημεία του γονιδιώματος επίσης. Ειδικοί στις τροποποιήσεις γονιδίων, οι οποίοι δεν έχουν καμία ανάμειξη στις τρεις έρευνες, υποστηρίζουν ότι οι απροσχεδίαστες επεμβάσεις στο DNA μπορούν να προκαλέσουν αποβολές, καρκίνο ή άλλα προβλήματα υγείας στα μωρά που θα γεννηθούν ως αποτέλεσμα επέμβασης στο DNA των εμβρύων.

Στην πρώτη εργασία, που αναρτήθηκε στο bioRxiv στις 5 Ιουνίου, η βιολόγος ειδικευμένη στην ανάπτυξη Kathy Niakan και η ομάδα της στο ινστιτούτο Francis Crick του Λονδίνου, κατάφεραν με επιτυχία να διαγράψουν ένα γονίδιο με το όνομα POU5F1 που σχετίζεται με την ανάπτυξη του εμβρύου. Αλλά τα ευρήματα έδειξαν ότι η εφαρμογή της CRISPR για την αφαίρεση του γονιδίου προκάλεσε επίσης μεγάλες αλλοιώσεις κι αναδιατάξεις στο κοντινό τμήμα του DNA.

Στην δεύτερη εργασία που αναρτήθηκε στις 18 Ιουνίου, μία ομάδα του πανεπιστημίου Columbia υπό τον ειδικό στα βλαστοκύτταρα βιολόγο Dieter Egli, χρησιμοποίησε την CRISPR σε ανθρώπινα σπερματοζωάρια για να διορθώσουν μια μετάλλαξη στο γονίδιο EYS2 που προκαλεί τύφλωση. Μετά χρησιμοποίησαν τα τροποποιημένα σπερματοζωάρια για να γονιμοποιήσουν ωάρια στο εργαστήριο και να δημιουργήσουν έμβρυα. Όταν εξέτασαν τα έμβρυα, παρατήρησαν ότι περίπου στα μισά από τα 23 τροποποιημένα έμβρυα είχαν διαγραφεί μεγάλα τμήματα του DNA του χρωμοσώματος που περιέχει το EYS2.

Μια τρίτη ομάδα, υπό τον βιολόγο της αναπαραγωγής Shoukhrat Mitalipov του πανεπιστημίου του Όρεγκον, χρησιμοποίησε την CRISPR σε 86 έμβρυα για να διορθώσουν μια μετάλλαξη σε ένα γονίδιο με το όνομα MYBPC3 που προκαλεί μια κληρονομική καρδιακή κατάσταση η οποία μπορεί να αποβεί μοιραία. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η τροποποίηση προκάλεσε μετάλλαξη σε μεγάλα τμήματα του χρωμοσώματος που βρίσκεται το γονίδιο. Οι συγγραφείς ανάρτησαν τα αποτελέσματα της έρευνάς τους στο bioRxiv στις 20 Ιουνίου.

Δεν είναι ξεκάθαρο εάν οι τρεις ομάδες είχαν συντονίσει την δημοσίευση των εργασιών τους. Αλλά τα αποτελέσματα, εάν περάσουν και το στάδιο του peer review, θα επηρεάσουν σημαντικά την συζήτηση πάνω στην μέθοδο της τροποποίησης της βλαστικής σειράς - δηλαδή της τροποποίησης σπερματοζωαρίων, ωαρίων κι εμβρύων - με στόχο την πρόληψη γενετικών ασθενειών. Η επέμβαση στη βλαστική σειρά είναι αμφισβητούμενη επειδή μπορεί να προκαλέσει γενετικές μεταλλάξεις που θα είναι κληρονομούμενες. Έτσι, εάν οι επιστήμονες κάνουν κάποιο λάθος, αυτό το γενετικό λάθος θα συνεχίσει να περνάει από γενιά σε γενιά.

Η επίτευξη εγκυμοσύνης με έμβρυο που έχει τροποποιηθεί γενετικά είναι απαγορευμένη σε πολλές χώρες, ενώ σε κάποιες άλλες υπάρχουν τυπικά οι κανονισμοί που απαγορεύουν άμεσα ή έμμεσα την γενετική επέμβαση στα έμβρυα, αλλά σε πολλές χώρες δεν υπάρχει καμία πρόβλεψη και θεωρητικά δεν απαγορεύεται. Ο ΠΟΥ έχει συστήσει μία επιτροπή με αντικείμενο τη ρύθμιση των διαδικασιών και των περιορισμών πάνω στην γενετική τροποποίηση της βλαστικής σειράς και τον Ιούλιο του 2019 εξέδωσε μια ανακοίνωση που έλεγε ότι «θα ήταν ανεύθυνο αυτή τη στιγμή για οποιονδήποτε να προχωρήσει σε κλινικές εφαρμογές της γενετικής τροποποίησης της ανθρώπινης βλαστικής σειράς». Μια δεύτερη επιτροπή, συγκροτημένη από την αμερικανική ακαδημία ιατρικής, την αμερικανική ακαδημία επιστημών και την βρετανική ακαδημία, εξετάζει τους τρόπους με τους οποίους θα μπορούσε να επιτευχθεί ασφαλής επέμβαση στην βλαστική σειρά και τις περιπτώσεις που αυτή θα μπορούσε να είναι επιτρεπτή. Οι δύο επιτροπές φτιάχτηκαν μετά την αποκάλυψη του Νοεμβρίου 2018 ότι ένας κινέζος ερευνητής, ο Jiankui He, είχε επέμβει με την μέθοδο CRISPR σε ανθρώπινα έμβρυα κι είχε πετύχει εγκυμοσύνες με τα έμβρυα αυτά, που οδήγησαν στην γέννηση των πρώτων γενετικά τροποποιημένων μωρών. Οι δύο επιτροπές αναμένεται να ανακοινώσουν τις προτάσεις τους μέσα στο 2021.

Η Paula Amato, βοηθός καθηγήτρια μαιευτικής στο πανεπιστήμιο του Όρεγκον και μέλος της ερευνητικής ομάδας του Mitalipov, έκανε μια ανάρτηση στο twitter υποστηρίζοντας ότι η χρήση της CRISPR στα ανθρώπινα έμβρυα για την αποτροπή εμφάνισης κάποιων ασθενειών «θα μπορούσε να είναι μη ασφαλής κι αναποτελεσματική σε αυτή τη φάση». Πάντως, πρότεινε ότι η ασφαλής επιδιόρθωση γενετικών ασθενειών στα έμβρυα θα μπορούσε να είναι δυνατή με μια νέα εκδοχή της CRISPR που ονομάζεται τροποποίηση βάσης [base editing].

Η καθιερωμένη μέθοδος CRISPR δουλεύει χρησιμοποιώντας ένα μόριο ως οδηγό σε αναζήτηση μια συγκεκριμένης αλληλουχίας DNA στο γονιδίωμα. Μόλις την βρει, ο μηχανισμός τροποποίησης αναλαμβάνει και κόβει αυτή την αλληλουχία σπάζοντας την διπλή έλικα του DNA. Στη συνέχεια το DNA προσπαθεί να αυτο-επιδιορθωθεί, αλλά δεν το κάνει πάντα επιτυχημένα. Το αποτέλεσμα είναι η εμφάνιση μεταλλάξεων όπως αυτές που περιγράφονται στις τρεις έρευνες.

Η τροποποίηση βάσης, που αναπτύχθηκε το 2016, είναι πιο ακριβής από την αρχική μέθοδο CRISPR που πρωτο-περιγράφηκε το 2012. Αντί να κόβει κομμάτια του DNA, η τροποποίηση βάσης αλλάζει ένα μόνο γράμμα του DNA σε άλλο. Με αυτό τον τρόπο θα μπορούσε δυνητικά να αποφευχθεί με πλάγιο τρόπο η ζημιά που προκαλεί το σπάσιμο του DNA. Μια κινεζική ερευνητική ομάδα έχει ήδη αναφέρει από το 2018 ότι η τροποποίηση βάσης στα ανθρώπινα έμβρυα παρήγαγε λίγες μη αναμενόμενες τροποποιήσεις. Αλλά η μέθοδος της base editing δεν είναι ακόμη χωρίς προβλήματα. Μια έρευνα του 2019 βρήκε ότι η τεχνική αυτή παρήγαγε έναν σημαντικό αριθμό μη σκοπούμενων μεταλλάξεων σε έμβρυα ποντικών. Αλλά ακόμη κι αν οι ερευνητές προχωρήσουν αυτή ή κάποια άλλη μέθοδο γενετικής τροποποίησης των ανθρώπινων εμβρύων, θα παραμείνει το ερώτημα πόσες ανεξέλεγκτες μεταλλάξεις θα προκύψουν από αυτές.

μετάφραση Hurry Tuttle

τίτλος πρωτότυπου: New Evidence Shows Editing Human Embryos Wreaks Havoc on DNA,
διαθέσιμο εδώ.