Úpravy genomu
Se systémem CRISPR-Cas9 je možné cíleně a přesně modifikovat genom jakéhokoli organismu - například bakterie, zvířete, rostliny nebo lidské bytosti. V této souvislosti se také hovoří o úpravě genomu a chirurgii genomu. Metoda byla poprvé popsána v roce 2012 a v současné době je intenzivně prozkoumávána a používána po celém světě (Jinek et al., 2012). Systém CRISPR-Cas9 byl vyvinut na základě obranného mechanismu adaptivního systému imunitní systém of bakterie. Umožňuje prokaryotům odstraňovat nežádoucí a infekční DNA, například z bakteriofágů nebo plazmidů.
- CRISPR znamená. Jedná se o opakující se sekvence DNA v genomu bakterie.
- Cas9 znamená.
Jak to funguje
Jak funguje systém CRISPR-Cas9? Protein Cas9 je takzvaná endonukleáza, tj. Enzym, který štěpí nukleové kyseliny a v tomto případě dvojvlákna DNA. Cas9 je vázán na RNA, která obsahuje kromě konstantní části také variabilní část, která rozpoznává specifickou cílovou sekvenci DNA. Tato část RNA se nazývá sgRNA (malá vodicí RNA). SgRNA interaguje s DNA, která má být štěpena nukleázou. Výsledný dvouvláknový zlom lze dokončit vlastními opravnými mechanismy buňky. To může vést k mutacím, které jsou zajímavé například při šlechtění rostlin. Šablonu RNA lze také použít k vložení nového genového segmentu, například k obnovení funkce defektního genu. Nakonec jej lze také použít k inaktivaci genů způsobujících onemocnění. Aby systém CRISPR-Cas mohl vstoupit do buněk, je také nutný způsob doručení. K tomuto účelu lze použít například virové vektory, liposomy nebo fyzikální metody. Systém se od ostatních metod liší relativní jednoduchostí, univerzálností, rychlostí a cenou. CRISPR-Cas lze v zásadě aplikovat přímo na člověka nebo na buňky, které jsou pacientovi odstraněny, upraveny, rozmnoženy a následně znovu zavedeny. Toto se označuje jako ex vivo léčba nebo autologní transplantace.
Indikace
CRISPR-Cas9 již dnes hraje důležitou roli ve výzkumu a výrobě léků, jen několik let poté, co byla metoda popsána. V budoucnu další genová terapie drogy bude vyvinut. Potenciální lékařské aplikace jsou velmi četné. Patří mezi ně například těžké genetická onemocnění jako Duchennova svalová dystrofie, cystická fibróza, infekční nemoci jako HIV a zánět jater, hemofilie a rakoviny. CRISPR-Cas9 a podobné metody úpravy genomu otevírají poprvé možnost nejen léčit nemoci symptomaticky, ale léčit je na úrovni genetické informace.
Nepříznivé účinky a rizika
Jedním z možných problémů je selektivita metody. Je možné, že CRISPR může způsobit genetické změny na jiných nežádoucích místech v genomu. Tito jsou označováni jako „off-target efekty“. Mohou to být nebezpečné a vést k vedlejším účinkům. Kromě toho je třeba ještě zvýšit účinnost systému. U lidí lze kromě somatických buněk a kmenových buněk manipulovat také se zárodečnými buňkami, což vede k dědičnosti pozměněných genů. Například již bylo prokázáno, že CRISPR-Cas9 lze aplikovat na embrya, což vyvolává obavy z „návrhářských dětí“ a může mít dalekosáhlé důsledky pro budoucí vývoj lidstva. Zásah germline je ve většině zemí vysoce kontroverzní a zakázaný.
