Aby uniknąć zrzutów natury etycznej, zespół kierowany przez Junjiu Huanga z uniwersytetu Sun-Jat-sena w Guangzhou użył pochodzących z lokalnej kliniki leczenia niepłodności niepełnowartościowych zarodków, z których nie rozwinęłyby się zdrowe dzieci. Naukowcy starali się zmodyfikować gen HBB, odpowiedzialny za beta - talasemię, potencjalnie śmiertelną chorobę krwi, korzystając z techniki edycji genów zwanej CRISPR/Cas9. Zdaniem autorów badań uzyskane wyniki wskazują, że zastosowanie tej metody w medycynie napotyka poważne trudności.

Huang i jego koledzy chcieli sprawdzić czy procedura pozwoli zastąpić nieprawidłowy gen prawidłowym w przypadku jednokomórkowego ludzkiego zarodka. Kolejne podziały sprawiłyby, że wszystkie potomne komórki miałyby właściwy zestaw genów. Wykorzystali zarodki, które nie nadawałyby się do wszczepienia ze względu na dodatkowy zestaw chromosomów (takie zarodki powstają w wyniku zapłodnienia komórki jajowej przez dwa plemniki). Zarodki z dodatkowymi chromosomami przechodzą pierwsze stadia rozwoju, ale nie powstają z nich zdolne do życia płody.

Do zarodków wstrzyknięty został kompleks enzymatyczny CRISPR/Cas9, który wiąże się z nicią DNA i przecina ją w specyficznych miejscach. Kompleks ten daje się zaprogramować, tak aby skierował się do sprawiającego problemy genu, który jest następnie zastępowany lub naprawiany przez inną cząsteczkę, wprowadzoną w tym samym czasie. Metoda została wypróbowana w przypadku dojrzałych ludzkich komórek oraz zwierzęcych zarodków, jednak wcześniej nie opublikowano raportów dotyczących jej stosowania u ludzkich embrionów.

Ogółem eksperymentatorzy przeprowadzili zabieg u 86 zarodków, po czym czekali przez 48 godzin – czas wystarczający, aby metoda zadziałała. W tym czasie zarodek uległ podziałom i składał się już z 8 komórek. Spośród 71 zarodków, które przeżyły, 54 poddane zostały testom genetycznym. Jak się okazało, udało się podzielić DNA 28 z nich, a tylko cześć dzięki modyfikacji zawierała prawidłowy materiał genetyczny. Jak zaznacza Huang, aby przeprowadzić taki zabieg na zdrowych zarodkach trzeba by się zbliżyć do 100 proc. powodzenia.

Ponadto metoda spowodowała zaskakująco wysoką liczbę mutacji wywołanych „niecelnym” działaniem kompleksu CRISPR/Cas9 na inne części genomu. Te potencjalnie szkodliwe mutacje okazały się częstsze niż w przypadku eksperymentów na myszach czy dojrzałych ludzkich komórkach. W dodatku Huang przyznaje, że znaczna część mutacji mogła pozostać niewykryta, ponieważ nie badano całego genomu. Być może takie wyniki związane są z użyciem nieprawidłowych zarodków o dodatkowym zestawie chromosomów. Dlatego autorzy zamierzają dopracować metodę CRISPR / Cas9 posługując się zwierzęcymi zarodkami. Chodzi o udoskonalenie enzymów, dobranie ich właściwych stężeń oraz regulację działania. Można by też użyć metody TALEN, która powoduje mniej mutacji.

Praca została odrzucona zarówno przez Nature, jak i Science, częściowo z powodu zastrzeżeń natury etycznej. Opublikowało ją internetowe pismo Protein & Cell.

„Uważam, że to pierwszy raport dotyczący stosowania CRISPR /Cas9 u ludzkich zarodków przed implantacją i jako taki jest zarówno punktem zwrotnym, jak i przestrogą - powiedział „Nature” George Daley, który prowadzi badania nad biologią komórek macierzystych w Harvard Medical School w Bostonie (Massachusetts). - Te badania powinny być poważnym ostrzeżeniem dla każdego lekarza, który uważa, że technologia jest gotowa do testów mających na celu wyeliminowanie genów powodujących choroby”.

Wśród specjalistów zdania dotyczące modyfikacji genomu są podzielone. Niektórzy uważają, że modyfikując geny zarodków można będzie pozbyć się chorób genetycznych jeszcze przed narodzeniem dziecka. Zdaniem innych przekroczone zostały etyczne granice, ponieważ zmiany zarodków są przekazywane z pokolenia na pokolenie i mogą mieć nieprzewidywalny wpływ na przyszłe pokolenia. Ponadto każde badania nad modyfikacją genów mogą być równią pochyłą, prowadzącą ku niebezpiecznym i nieetycznym zastosowaniom tej technologii.

Badania Huanga mogą ponownie pobudzić do debaty dotyczącej modyfikacji ludzkich zarodków. Jak poinformowały „Nature” chińskie źródła, w tym kraju nad modyfikacją ludzkich zarodków pracują co najmniej cztery grupy naukowców. (PAP)

pmw/ krf/