569
Η διόρθωση του γενετικού υλικού θα γίνει τόσο απλή, όσο μία επεξεργασία κειμένου | Shutterstock

Νέα μέθοδος επισκευάζει το 89% από τα ελαττώματα του DNA

Γιάννης Δεβετζόγλου Γιάννης Δεβετζόγλου 29 Οκτωβρίου 2019, 14:00
Η διόρθωση του γενετικού υλικού θα γίνει τόσο απλή, όσο μία επεξεργασία κειμένου
|Shutterstock

Νέα μέθοδος επισκευάζει το 89% από τα ελαττώματα του DNA

Γιάννης Δεβετζόγλου Γιάννης Δεβετζόγλου 29 Οκτωβρίου 2019, 14:00

Μία νέα μέθοδο παρέμβασης στον πυρήνα του κυττάρου και για την ακρίβεια στο γενετικό υλικό (DNA), ανακάλυψαν επιστήμονες στις ΗΠΑ, με στόχο την αντιμετώπιση των περισσότερων γενετικών παθήσεων, οι οποίες κληρονομούνται από γενιά σε γενιά.

H νέα μέθοδος παρέμβασης στο γενετικό υλικό ονομάστηκε «πρωταρχική επεξεργασία» και έχει χαρακτηριστεί από ειδικούς ως «γενετικός επεξεργαστής λέξεων».

Κι αυτό διότι ο γενετικός κώδικας έχει τις δικές του λέξεις, οι οποίες σχηματίζονται από το αλφάβητό του, που αποτελείται από τα τέσσερα γράμματα των αζωτούχων βάσεων του, A (αδενίνη), C (κυτοσίνη), G (γουανίνη) και T (θυμίνη). Οι ειδικοί δηλαδή αντιμετωπίζουν το DNA ως ένα κείμενο, το οποίο έχει λάθη, συντακτικά και ορθογραφικά και απλώς το διορθώνουν.

Η επεξεργασία έχει ήδη γίνει σε εργαστηριακό περιβάλλον και ένα από τα πρώτα που διόρθωσαν ήταν τα λάθη που προκαλούσαν δρεπανοκυτταρική αναιμία, μία σοβαρή κληρονομική νόσο, όπως αναφέρει το BBC. Βέβαια, υπάρχουν τρία δισεκατομμύρια λέξεων στον κάθε άνθρωπο, και κάθε μία από αυτές δίνει εντολή και για διαφορετική λειτουργία, ενώ και ο συνδυασμός τους είναι επίσης σημαντικός. Αρα η εύρεση και διόρθωση των λαθών, δεν είναι τόσο απλή διαδικασία.

Ακόμη πιο δύσκολο ακούγεται αν σκεφτούμε ότι όταν οι επιστήμονες μιλούν για μεταλλάξεις, αναφέρονται σε περίπου 75.000 λάθη του DNA, τα οποία προκαλούν ασθένειες και όπως γράφουν στην επιστημονική επιθεώρηση Nature, είναι θέση να διορθώσουν έως και το 89% από αυτές. To υπόλοιπο 11% αφορά γενετικό υλικό σε ειδικές περιπτώσεις, που είναι είτε σε άτομα έχουν περισσότερα από δύο αντίγραφα γονιδίου (σύνδρομο Down, με τρία αντίγραφα αντί για δύο στο χρωμόσωμα 21), ή άτομα που τους λείπει ολόκληρο γονίδιο (σύνδρομο Williams, μόνο ένα χρωμόσωμα αντί για δύο στο χρωμόσωμα 7).

Βελτιωμένη

Η πρωταρχική επεξεργασία (prime editing) δεν είναι η πρώτη μέθοδος επιδιόρθωσης του γενετικού υλικού, αλλά είναι πολύ πιο ακριβής από την προκάτοχό της CRISPR-Cas9, γνωστή και ως αντιγραφή – επικόλληση γονιδίων.

Στην πραγματικότητα είναι η εξέλιξή της, αφού η CRISPR-Cas9 αποτελούσε ένα μοριακό ψαλίδι που έκοβε και ένωνε συγκεκριμένα τμήματα του DNA που είχαν πρόβλημα, ενώ η πρωταρχική επεξεργασία μπορεί να κόβει ακόμη και τις αζωτούχες βάσεις, δηλαδή τα γράμματα και όχι μόνο ολόκληρες φράσεις, οι οποίες προκαλούν γενετικές ασθένειες, λόγω λαθών ή στη γλώσσα της βιολογίας «μεταλλάξεων».

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τους Αντριου Ανζαλόνε και Ντέηβιντ Λίου από το Ινστιτούτο Broad που έχουν ιδρύσει τα Πανεπιστήμια ΜΙΤ και Χάρβαρντ, ισχυρίζονται ότι βρήκαν ένα πιο βελτιωμένο τρόπο να προσθέτουν ή να διαγράψουν μικρά τμήματα (αλληλουχίες) του DNA ή ακόμη και να αλλάξουν μόνο ένα γράμμα του γενετικού αλφαβήτου, μειώνοντας σημαντικά την πιθανότητα λάθους ή ανεπιθύμητης ενέργειας, δηλαδή πρόκλησης νόσου.

Η μέθοδος CRISPR-Cas9, που ανακαλύφθηκε το 2012, έχει αξιοποιηθεί ευρέως έκτοτε χάρη στην ευκολία και στο χαμηλό κόστος της, αλλά έχει αρκετά προβλήματα. Η πρωτεΐνη Cas9 που χρησιμοποιείται για τον εντοπισμό βλαβών στο DNA μπορεί πολύ καλά να απενεργοποιήσει ένα «ένοχο» γονίδιο, αλλά δεν τα καταφέρνει και τόσο καλά όταν ταυτόχρονα θα πρέπει να προσθέσει και ακόμη ένα επιθυμητό τμήμα DNA.

Οι ερευνητές άλλαξαν την πρωτεΐνη Cas9 και τη συγχώνευσαν με μία άλλη, έτσι ώστε να δρα πιο αποτελεσματικά.

Η νέα «υβριδική» πρωτεΐνη που προέκυψε επιτρέπει να προγραμματισθεί εκ των προτέρων με μεγαλύτερη ακρίβεια και ασφάλεια η επιθυμητή τροποποίηση γονιδίων.

Ο περιορισμός της είναι ότι μέχρι στιγμής μπορεί να αλλάξει μόνο μικρές αλληλουχίες και συγκεκριμένα να προσθέσει μέχρι 44 «γράμματα» του DNA και να «σβήσει» μέχρι 80. «Η εφαρμογή της μεθόδου βρίσκεται ακόμη σε αρχικό στάδιο και θα χρειαστεί ακόμη αρκετή δουλειά για τη βελτίωσή της, μέχρι να αξιοποιηθεί κλινικά, δηλαδή σε ανθρώπους», αναφέρει ο Λιου.