MEDICINA

Gordana Tomljenović

Prva personalizovana genska terapija

Nada u lečenje naslednih bolesti

Već duže od decenije, CRISPR tehnologiju naučnici koriste za precizno „uređivanje“ gena živih organizama kako bi se, između ostalog, ispravile mutacije koje su uzrok brojnih naslednih oboljenja. Početkom godine, po prvi put je dizajnirana i potpuno personalizovana genska terapija

Jedno novorođenče u SAD prvi je pacijent u svetu koji je primio potpuno personalizovanu gensku terapiju zasnovanu na CRISPR tehnologiji. Beba K. J. rođena je sa retkim i razarajućim genetskim stanjem, deficitom CPS1 (povišenim amonijakom u krvi), koje ima fatalne posledice još tokom ranog detinjstva. Simptomi bolesti uočeni su već 48 sati po rođenju deteta, a prva doza spasonosne personalizovane terapije, koju su razvili američki istraživači podržani od Nacionalnog instituta za zdravlje (NIH - National Institute of Health), primenjena je kod bebe već sa njenih nepunih šest meseci, u februaru ove godine. U martu i aprilu mali pacijent je dobio još dve terapijske doze; lekari trvde da se novorođenče danas normalno razvija a naučni rad o uspešnosti lečenja objavljen je u majskom broju New England Journal of Medicine i na nedavnom skupu Američkog društva za gensku i ćelijsku terapiju, u Nju Orleansu.
Samo šest godina ranije, 2019, novu gensku terapiju za bolest srpastih ćelija zasnovanu na CRISPR - lek pod imenom casgevy - po prvi put je dobila odrasla pacijentkinja Viktorija Grej, tada 33-godišnjakinja, kojoj je bolest dijagnostikovana u trećem mesecu života, od kad je neprestano živela sa epizodama bolova i čestim hospitalizacijama. U roku od osam meseci od primene terapije, pacijentkinja više nije imala simptomi bolesti. Donedavno, jedini mogući lek za njeno oboljenje i druge nasledne poremećaje krvi bila transplantacija koštane srži.
Da li CRISPR, o kojoj je i u široj javnosti moglo da se čuje tokom epidemije Covid-19 i brzog testiranja na korona virus SARS-Cov-2, već počinje da transformiše dijagnostičko-terapijske mogućnosti zdravstvenih sistema u nekim zemljama sveta? U decembru 2023. godine, Američka agencija za hranu i lekove (FDA - Food and Drug Administration) odobrila je dve nove genske terapije za koje se očekuje da će značajno unaprediti lečenje bolesti srpastih ćelija. Jedna od tih novoozvaničenih inovativnih terapija je i pomenuti lek casgevy, prvi tretman odobren od strane FDA koji koristi tehnologiju CRISPR/Cas9. Ova jednokratna genska terapija odobrena je za lečenje dva teška nasledna krvna poremećaja kod pacijenata starijih od 12 godina -  bolesti srpastih ćelija (srpaste anemije) i beta talasemije, poremećaja krvi koji utiče na proizvodnju hemoglobina.

Šta je CRISPR?

Termin CRISPR je akronim za Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (klasterisana regularno interspejsirana kratka palindromska ponavljanja), što je naziv za specifične segmente DNK koji se prirodno nalaze u genomima nekih mikroba (bakterija i arheja), i predstavljaju njihov prirodni odbrambeni sistem. Reč je imunom sistemu koji bakterijama omogućava da s lakoćom pronađu tzv. bakteriofage, viruse koji ih napadaju i ugrožavaju na taj način što se prvo „ugnezde“ u njihovom genomu (DNK); deo tog odbrambenog sistema su i enzimi udruženi sa CRISPR, pod imenom Cas (od Crispr-associated), koji kao svojevrsne „molekularne makaze“ efikasno isecaju i odstranjuju uljeza iz DNK lanca napadnute bakterije.
Dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) je, podsetimo,  molekul sa kompletnom genetskom informacijom/informacijama potrebnim za razvoj i funkcionisanje živog organizma, sadržan u svakoj ćeliji organizma; geni su specifični segmenti DNK koji sadrže uputstva za izgradnju proteina, a samim tim i za ispoljavanje osobina organizma. Uz pomoć CRISPR, gene unutar DNK je moguće uređivati (editovati ili modifikovati) dodavanjem, menjanjem ili „brisanjem“.
Do ove sofisticirane alatke za genetsku obradu koja očigledno pokreće pravu tehnološku revoluciju u nauci, došlo se zahvaljujući gotovo sasvim slučajnom otkriću tog prirodnog bakterijskog imunog procesa, koji su istraživači potom detaljnije upoznali i iskoristili na najbolji mogući način. Otkrivši, naime, da CRISPR-Cas može da „seče“ DNK, pa potom i da to može da se primeni kod daleko složenijih organizama nego što su bakterije, i kombinujući CRISPR sa enzimom/proteinom Cas9, osmislili su danas najčešće korišćeni sistem za uređivanje gena, CRISPR-Cas9. Uz pomoć ovih CRISPR-Cas9 „makaza“, naučnici mogu da „isključe“ (onesposobe) određeni gen, da mu ubace novu sekvencu ili da „poprave“ štetnu gensku mutaciju. U najkraćem, CRISPR je danas temelj revolucionarne tehnologije za uređivanje gena koja naučnicima omogućava da prave vrlo precizne i ciljane promene u genetskom materijalu (DNK) živih organizama.

Imuni sistem bakterija suštinski je sličan ljudskom imunološkom sistemu, s tom razlikom što ljudsko telo generiše imunološku memoriju u obliku antitela, koja kasnije mogu da prepoznaju napadače i da ih unište. Kad bakterijsku ćeliju napadne/zarazi neki virus, CRISPR joj pomaže u uspostavljanju genetske imunološke memorije, koristeći Cas nukleaze, enzime uz čiju pomoć odseca deo virusne DNK i ubacuje je u svoj genom, tvoreći novu DNK sekvencu. Uzgred budi rečeno, odsečeni genski fragmenti virusa se, kao „spejseri“ (razmaknice), postavljaju između ponovljenih palindromskih sekvenci, pa otuda i ime CRISPR. Iz te novoformirane DNK sekvence, CRISPR stvara guiding RNK (gRNA), tj. RNK za navođenje, sekvencu koja pomaže CRISPR-u da pronađe uljeza putem komplementarnosti sekvenci. Dakle, sledeći put kad virus inficira tu bakterijsku ćeliju, RNK-vodič brzo prepoznaje virusnu DNK sekvencu, vezuje se za nju i uništava je. U najkraćem, bakterijski odbrambeni sistem ima dva ključna dela: nukleazu povezanu sa CRISPR, tj. Cas, koja može da seče DNK, i RNK za navođenje (gRNA) koja usmerava Cas ka njenom cilju.
Alat za uređivanje genoma, CRISPR-Cas9, naučnici koriste po uzoru na ovaj prirodni molekularni mehanizam: pojednostavljeno opisano, prvo formiraju kratak, sintetički molekul RNK za navođenje (gRNK), tako da on ima sekvencu komplementarnu specifičnoj DNK sekvenci koju žele da ciljaju radi uređivanja/editovanja; gRNK deluje kao „dži-pi-es“ (GPS), precizno navodeći enzim Cas9 (ili druge CRISPR-udružene nukleaze, Cas 12, Cas 13) do ciljne DNK sekvence unutar ćelijskog genoma. Kad gRNK pronađe odgovarajuću DNK sekvencu, enzim Cas9 pravi precizan rez preko oba lanca DNK. Prekidanje DNK lanca aktivira prirodne mehanizme popravke (radi spajanja lanca ćelijske DNK), ali naučnici sad mogu njima da manipulišu u zavisnosti od željenog cilja: ukoliko žele da onesposobe gen, po uzoru na prirodan proces, uvode male greške (umetanja ili brisanja) koje remete funkciju gena; ako je cilj umetanje novog genetskog materijala ili ispravljanje mutacije, pripremaju „šablon“ DNK sekvence koji ćelija zatim može da koristi za popravku prekinutog lanca, uključivanjem neke sasvim nove, ili samo korigovane genetske informacije.

Pripremajući personalizovanu gensku terapiju za bebu K. J., tim istraživača u Dečjoj bolnici u Filadelfiji i Medicinskom fakultetu Perelman, na Univerzitetu u Pensilvaniji (Pen), koristio je platformu za gensko uređivanje CRISPR. Zahvaljujući tome što CRISPR omogućava precizne promene DNK unutar živih ćelija, u rekordnom roku su ispravili specifičnu gensku mutaciju u ćelijama jetre bebe koja je dovela do poremećaja. Pri tom je terapija dizajnirana tako da cilja nereproduktivne ćelije deteta, što znači da promene unutar DNK ćelija jetre utiču samo na pacijenta, bez rizika po njegovo potomstvo. Na web stranama američke NIH se, tim povodom, citiraju reči Dž. L. Rater, direktorke Nacionalnog centra za unapređenje translacionih nauka pri NIH, koja ocenjuje da CRISPR „kao platforma za gensko uređivanje - izgrađeno na komponentama za višekratnu upotrebu i brzo prilagođavanje - obećava novu eru precizne medicine za stotine retkih bolesti, donoseći terapije koje menjaju život pacijentima onda kad je vreme najvažniji faktor: rano, brzo i prilagođeno pojedincu“.

Nobel za revoluciju u nauci

U prethodnoj deceniji, CRISPR je osvojio svet biomedicine, molekularne biologije i genetike, zbog svoje sposobnosti da efikasno i precizno uređuje DNK u gotovo svakom živom organizmu. Jednostavniji i precizniji, ali i jeftiniji od prethodnih tehnika genetskog inženjeringa, GMO (genetski modifikovanih organizama) ili TALENs (Transcription Activator-Like Effector Nucleases), CRISPR značajno doprinosi genetskim istraživanjima omogućavajući naučnicima da bolje razumeju biološke procese povezane sa određenim bolestima.
Primene CRISPR su ogromne i brzo rastu, od osnovnih istraživanja (funkcije gena, i dr) do terapija za genetske bolesti, inovacija za unapređenje poljoprivrede (stvaranje useva otpornih na bolesti i nepovoljnu klimu), razvoja bioenergenata… Štaviše - kako se izrazio jedan od stručnjaka za ovu tehnologiju - CRISPR već postaje i samostalna disciplina, pokretačka snaga za rešavanje dugogodišnjih izazova u inženjerstvu, medicini i nauci o životnoj sredini.
Za revolucionarni rad na razvoju CRISPR-Cas9, Nobelovu nagradu za hemiju su 2020. godine podelile dve naučnice: francuska biohemičarka, mikrobiolog i genetičar Emanuel Šarpantje i američka biohemičarka Dženifer Dudna. Šarpantje i Dudna su 2012. godine objavile zajednički naučni rad na ovu temu, koji je imao ključnu ulogu u konačnom adaptiranju CRISPR-Cas9 u precizan alat za editovanje gena, mada naučna istorija CRISPR započinje ranije, uz učešće brojnih istraživača.
Prvo značajno zapažanje datira iz 1987. godine, kad je tim japanskih naučnika Univerziteta u Osaki, proučavajući bakteriju E. coli., slučajno klonirao neobičan i ponavljajući niz DNK ispresecan drugim jedinstvenim nizovima (koji se danas nazivaju „spejseri“). Španski istraživač Fransisko Mohika, sa Univerziteta u Alikanteu je 1993. godine, nezavisno od drugih kolega, kod arheja i bakterija identifikovao slične ponavljajuće nizove, primetivši njihovu jedinstvenu, palindromsku prirodu (da se delovi DNK jednako „čitaju“ i sdesna i sleva), i u skladu s tim je za njih skovao akronim CRISPR. Mohika je 2005. takođe otkrio da se nizovi „spejsera“ (razmaknica između palindromskih ponavljanja) podudaraju sa fragmentima DNK iz bakteriofaga (virusa koji inficiraju bakterije) i drugih invazivnih genetskih elemenata, i postavio je hipotezu da bi CRISPR mogao da bude deo bakterijskog adaptivnog imunog sistema. Proučavajući Streptococcus thermophilus (koji se koristi u proizvodnji jogurta), stručnjaci prehrambene kompanije Danisco, Filip Horvat i Rodolf Barangu, 2007. su eksperimentalno pokazali da bakterije mogu da steknu nove razmakne sekvence od virusa koji ih napadaju, i da im one obezbeđuju otpornost na naknadne infekcije istim virusima, što je bio dokaz da je CRISPR adaptivni imuni sistem.

Do 2011. godine, doprinos razotkrivanju mehanizma delovanja CRISP dali su i holandski naučnici sa Univerzitetu Vageningen, koji su pokazali da se razmakne sekvence transkribuju u male molekule RNK koje vode tzv. Cas proteine do DNK virusa napadača. Litvanski biohemičar Virginijus Šikšnis takođe je jedan od prvih istraživača koji je pokazao kako CRISPR funkcioniše. On je samostalno otkrio na koji način određene bakterije mogu da „iseku“ i „spoje“ određene gene iz drugih organizama, i sa kolegama je pronašao način da kontroliše taj proces. Šikšnis i njegov tim su dodatno razjasnili ulogu enzima Cas9 i potrebu za malom RNK komponentom za navođenje u sistemu Streptococcus pyogenes.
Feng Žang, američki biohemičar kineskog porekla, prvi je istraživač koji je proširio primenu CRISPR na uređivanje gena u eukariotskim ćelijama, uključujući i humane ćelije, o čemu je objavio rad početkom 2013. godine, a što je bio ključni korak za primenu CRISPR u humanoj medicini. Žangov tim je bio među prvima koji je ukazao na CRISPR nukleaze koje mogu da ciljaju RNK; gotovo na samom startu pandemijskog širenja virusa SARS-Cov-2, već početkom 2020. godine, razvio je dijagnostički test za COVID-19 zasnovan na CRISPR, nazvan SHERLOCK (​S​pecific ​H​igh ​S​ensitivity ​E​nzymatic ​R​eporter Un​LOCK​ing).
Dobitnice Nobelove nagrade, Šarpantje i Dudna, najveći pomak su zajednički napravile pokazavši da CRISPR-Cas9 sistem iz Streptococcus pyogenes može da se pojednostavi i reprogramira tako da in vitro (u epruveti) može da iseče bilo koju željenu DNK sekvencu. Dve dotad istražene komponente RNK, crRNA i tracrRNA, nagrađene naučnice su spojile u jednu komponentu, RNK za navođenje (gRNA), što je sistem učinilo mnogo jednostavnijim za upotrebu. Od 2012. godine naovamo, svestrana CRISPR tehnologija uređivanja gena brzo je napredovala, kroz prilagođavanja za mnoge različite svrhe.

Poljoprivreda, bioenergetika…

Dijagnostika zasnovana na CRISPR ima visoku osetljivost i veoma je efikasna u brzom otkrivanju nukleinskih kiselina patogena, kao i u identifikaciji genetskih mutacija, što je čini neprocenjivom za dijagnostikovanje infektivnih i genetskih bolesti, uključujući i maligna oboljenja. Tokom pandemije COVID-19, CRISPR je korišćen i kao potencijalno terapeutsko, ali pre svega kao dijagnostičko sredstvo za koronavirus; komplet za testiranje SHERLOCK™ CRISPR SARS-CoV-2 tada je dobio dozvolu američke FDA za hitnu upotrebu u laboratorijskim uslovima u SAD, a nešto kasnije su razvijeni i STOPCovid i DETECTOR (DNA Endonuclease Targeted CRISPR Trans Reporter). 
Kad je o genskoj terapiji reč, izlečenje bebe K. J. i ranije pomenuto odobrenje FDA za prvu CRISPR terapiju naslednih poremećaja krvi svedoče o bezbednosti ove tehnologije i njenom potencijalu za lečenje niza drugih bolesti. Umesto čestih transfuzija krvi ili transplantacije koštane srži od podudarnog donora, što su bili jedini lekovi za srpastu anemiju i beta talasemiju, danas je moguće da se genska mutacija koja ih uzrokuje ispravi trajno, i to jednokratnim CRISPR tretmanom. Nije nerealno nadati se da bi u budućnosti jednako uspešno moglo da bude lečeno i više od 8.000 takvih genetskih oboljenja, uključujući i neurodegenerativne bolesti (Tej-Saksova bolest, rana Alchajmerova bolest), maligne tumore (rak dojke i jajnika povezan sa mutacija BRCA gena), kao i očne bolesti (slepilo uzrokovano naslednim faktorima). Zasad, nauka se fokusira na bezbedno i jeftino upravljanje CRISPR-om, te se to polje genske terapije i dalje istražuje i razvija, i to mahom u vezi sa najjednostavnijim genetskim bolestima; anemija srpastih ćelija je, na primer, bolest o kojoj se mnogo zna i koja je često uzrokovana samo jednom mutacijom. Mnogo više bolesti je, međutim, uzrokovano široko rasprostranjenim mutacijama, višestrukim mutacijama, pa čak i višestrukim genima, što nauka tek treba da osvaja.

Jednako značajnu ulogu CRISPR ima i u ćelijskoj terapiji. I genska i ćelijska terapija jesu inovativni medicinski pristupi koji se često prepliću, ali se razlikuju po svojim mehanizmima. Genska terapija ima za cilj da leči bolest uređivanjem, ili „editovanjem“  (od eng. edit) pacijentovih gena, dok se ćelijska terapija fokusira na uvođenje novih ili preuređenih ćelija, sopstvenih (autolognih) ili donorskih (alogenih), takođe i matičnih ćelija, radi zamene ili popravke oštećenog tkiva. Genska terapija koristi CRISPR kao makromolekularni lek za popravljanje mutiranog ili za regulisanje defektnog gena, dok ga ćelijska terapija koristi u svrhu „pojačanja“ telesnih ćelija samog pacijenta, koje se potom vraćaju u kontranapad na toksične ćelije, ili u svrhu pospešivanja regeneracije korisnih ćelija. Hemoterapijski lekovi, na primer, ponekad ne unište u potpunosti tumorske ćelije, što se događa i u lečenju leukemije. Uprkos tome, naučnici znaju da je moguće uzeti neke od pacijentovih T-ćelija koje se bore protiv infekcija, preobraziti ih u bolje borce za prepoznavanje i uništavanje tumorskih ćelija, pa ih ponovo ubrizgati pacijentu da efikasnije napadnu tumor. Problem, međutim, nastaje kad vraćene imune ćelije izmaknu kontroli i zajedno sa tumorskim počnu da ubijaju i zdrave ćelije, ili kad ih tumorske ćelije ipak potisnu i savladaju. U takvim slučajevima CRISPR ne samo što je moćan alat za poboljšanje efikasnosti i bezbednosti imunih ćelija već obezbeđuje da se one drže pod punom kontrolom.
U poljoprivredi, „molekularne makaze“ takođe imaju ogroman potencijal, između ostalog i za stvaranje useva koji bi mogli da budu odgovor na brojne probleme globalnog obezbeđivanja hrane u uslovima klimatskih promena i velikog populacionog rasta. Ovo ponajviše zahvaljujući tome što vrlo precizna CRISPR tehnologija može da stvori useve otporne na biljne bolesti, napade štetočina i na sušu. Naučnici sa Univerziteta u Berkliju i Instituta za inovativnu genomiku su se, na primer, udružili sa kompanijom Mars, Inc. kako bi nam za budućnost „sačuvali čokoladu“ - stvorili biljke kakaa otporne na bolesti. Tehnologijom CRISPR nedavno je razvijena i jabuka koja ne potamni (ne oksidira) kad se preseče, a u planu je i bezkofeinsko zrno kafe, bezglutenska pšenica, voće sa većim vitaminskim sadržajem... Istom metodom se mogu dobiti prehrambeni artikli dužeg trajanja, ili zdravija tj. nutritivno bogatija hrana sa pristupačnom cenom, hrana koja prevenira gojenje...

Bionergija - energija biomase (iz otpada biljnog i životinjskog porekla) - jedna je od vodećih alternativa fosilnim gorivima, koja su među najvećim podstrekačima globalnog zagrevanja. Postoje, međutim, određene prepreke za proizvodnju biogoriva u velikim razmerama pa, trenutno, bioenergenti mogu da zadovolje samo 10 odsto svetske potražnje za energijom. Srećom, polje bioenergetike nije izuzetak kad je reč o revolucionarnim rezultatima korišćenja CRISPR, koja bi radikalno mogla da promeni i energetski sektor. Nedavno je, naime, zabeležen značajan napredak u ovoj oblasti: naučnici su novi pristup modifikovanja bakterija i algi pomoću CRISPR-a iskoristili za proizvodnju treće generacije biogoriva, generisanog od sitnih organizama kao što su bakterije i alge. Ranije studije postavile su temelje u ovoj oblasti, ali je dodavanje CRISPR među biotehnološke alate dodatno ubrzalo istraživanje o generisanju biogoriva pomoću mikroba; CRISPR je omogućio proizvodnju dvostruke količine biodizela iz fototropskih algi - što je koncept koji naučnici pokušavaju da optimizuju od 1970-ih. Tim istraživača iz Kalifornije pronašao je način da udvostruči proizvodnju lipida u algama, koristeći CRISPR za podešavanje gena. Takođe, postoje i mikrobi koji imaju sposobnost da solarnu energiju pretvaraju u električnu, što je još jedno polje na kome bi CRISPR tehnologija mogla da bude od pomoći u cilju proizvodnje komercijalno isplativih količina biogoriva.

CRISPR je GMO?

U javnosti, pa i u naučnim krugovima, u vezi sa CRISPR uređivanjem gena se postavlja pitanje motivisano već decenijama dugom kontroverzom oko genetski modifikovanih organizama, GMO, koji posebno u poljoprivredi imaju lošu reputaciju. Da li je CRISPR isto što i GMO? Obe tehnologije se  koriste za razvoj useva sa poboljšanim osobinama i sa većom otpornošću na klimatske promene, pri čemu se GMO proizvodi već poodavno u javnosti percipiraju kao isključivo profitno orijentisani, rizični po ljudsko zdravlje i ekologiju, i etički „mutni“.
S druge strane, iz naučnih krugova stiže odgovor da postoje „suptilne“ ali „značajne razlike“ između klasifikacija genetski modifikovanih i genetski CRISPR „editovanih“ proizvoda. Cilj je da se predupredi nepoverenje koje bi moglo da nastane ukoliko se ne razjasni ovo pitanje, posebno zbog mogućnosti da se CRISPR hrana pojavi na tržištu u bliskoj budućnosti (procenjuje se, za oko 10 godina). 
Genetski modifikovan organizam, GMO je, kako se navodi, veoma širok, opšti pojam koji opisuje promenu DNK nekog organizma/useva kroz niz različitih metoda; one mogu da uključuju i prisilnu selekciju ili uvođenje mutacija, kao i uvođenje strane DNK, sintetičke, ili uzete od druge vrste, što je proces koji se naziva transgeneza. Ovo može da dovede i do slučajne integracije u genomu, bez naznaka o lokaciji na kojoj se modifikacija dogodila, što naučnici ocenjuju kao zastrašujuće; takva promena ne bi mogla da se dogodi prirodno, kroz evoluciju. Zbog potencijalnog uticaja modifikacija između nesrodnih vrsta, Američka regulativa GMO, na primer, jeste rigorozna, te je rok za istraživanje, razvoj i regulaciju proizvoda od pet do 10 godina, a pri tom je ta procedura i veoma skupa, te samo velike kompanije mogu da imaju koristi od razvoja GMO. Primer za ovo je velika poljoprivredna i dobro finansirana korporacija Monsanto, koja se svojevremeno fokusirala na nekoliko glavnih robnih useva poput kukuruza, soje i pamuka, prvenstveno ih genetski modifikujući za toleranciju na herbicide i otpornost na štetočine. Korporacija je u proteklim decenijama bila predmet brojnih tužbi zbog navodnog skrivanja dokaza o štetnosti svojih proizvoda po ljudsko zdravlje i pokušaja da uspostavi globani monopol nad semenom, što je učvrstilo percepciju GMO kao korporativnih proizvoda kojima je profit iznad javnog interesa.  

Genetsko CRISPR editovanje je, pak, takva vrsta genetske modifikacije koja vrlo precizno cilja određeno mesto, odabranu lokaciju, da bi se dobio veoma specifičan planirani rezultat, te su mogućnosti da dođe do slučajnog genskog umetanja ili integracije gotovo isključene. Metoda ne zahteva umetanja strane DNK, već je reč o manipulaciji prirodnom DNK, koja je deo istog organizma; takva genetska izmena mogla bi da nastane i prirodno, kroz evoluciju. Na primer, naučnik može jednostavno da "isključi" nativni gen da bi stvorio željenu osobinu - uzgoji pečurku koja neće da potamni na mestu presecanja ili paradajz koji će duže ostati svež.
Za razliku od „korporativnih“ GMO, CRISPR je alat otkriven i razvijen gotovo u potpunosti unutar akademskih istraživačkih institucija koji danas koriste na hiljade naučnih laboratorija, neprofitnih organizacija, pa i pojedinačni biohakeri. Čak i revolucionarni naučni radovi o CRISPR, poput rada naučnica koje su dobile Nobelovu nagradu, javno su objavljivani, što je dovelo do brzog usvajanja i primene ovog otkrića u drugim naučnim istraživanjima, od fundamentalnih nauka do istraživanja retkih bolesti. Jednostavnost, preciznost i niska cena CRISPR učinili su je dostupnim širokom spektru istraživača, te se smatra tehnologijom koja je zaista demokratizovala uređivanje gena, omogućavajući čak i malim univerzitetskim laboratorijama da izvode sofisticirane genetske eksperimente. Izuzetna isplativost CRISPR čini je dostupnom čak i malim poljoprivrednim proizvođačima, koji je takođe koriste. Otuda se i u javnosti ova tehnologija često ocenjuje kao plemeniti naučni proboj koji je demokratizovao oblast nauke. Napominje se, međutim, da je i CRISPR, iako „akademsko čedo“, već u velikoj meri ušla u komercijalnu sferu. Štaviše, njen komercijalni potencijal je ogroman, što dovodi do žestoke bitke oko patenata među institucijama i biotehnološkim startapovima.

Budućnost genomskog inženjeringa

Velika su očekivanja od CRISPR tehnologije, koja se i stalno usavršava, budući da ima i svoja ograničenja, kao i da pokreće određena etička pitanja. Uprkos tome, nema sumnje da je CRISPR-Cas9 fundamentalno izmenio oblast genomskog inženjeringa, i da nauka tek počinje da uviđa prednosti i mogućnosti ove neverovatne tehnologije - sa sve brojnijim uspešnim prekliničkim studijama, sa sve većim brojem odobrenih kliničkih ispitivanja, sa sve realnijom nadom u lečenje čovekovih bolesti uređivanjem njegovog DNK. Između ostalog, u jednom malom ispitivanju na Univerzitetu za zdravlje i nauku u Oregonu (SAD) pokazalo se da, nakon lečenja CRISPR-om, neke osobe sa naslednim gubitkom vida imaju poboljšanja vida. Takođe, koristeći CRISPR, naučnici su uspeli da in vitro transformišu ćelije raka u zdravo mišićno tkivo te se nadaju da će ovaj eksperiment pomoći u formulisanju novih tretmana za rak. U studiji objavljenoj u avgustu u časopisu PNAS, objasnili su da onemogućavanje određenog proteinskog kompleksa u ćelijama rabdomiosarkoma (RMS), retkog raka u skeletno-mišićnom tkivu koji uglavnom pogađa decu mlađu od 10 godina, u laboratorijskim uslovima dolazi do preobražaja tumorskih ćelija u zdrave mišićne ćelije. Iako je to istraživanje još u ranoj fazi, proces „resetovanja“ ćelija raka u zdrave ćelije, inače poznat kao terapija diferencijacije, već je testiran kod drugih vrsta raka, kao što su rak kostiju i rak krvi. Američka agencija za hranu i lekove (FDA) odobrila je četiri leka za lečenje raka krvi, koji generalno deluju inhibiranjem specifičnog proteina u ćelijama raka. Proteinski kompleks otkriven ovim istraživanjem mogao bi da posluži kao meta za takvu terapiju i za pacijente sa RMS, koji se obično leče hirurškim putem, zračenjem i hemoterapijom.

Sve je veći broj biotehnoloških startap kompanija koje se fokusiraju na tehnologiju genskog uređivanja CRISPR-Cas9, pri čemu joj mnogi istraživači neprestano pronalaze nove načine primene. Prema nezavisnom međunarodnom izdanju CRISPR Medicine News, samo od februara naovamo beleži se oko 250 kliničkih istraživanja terapijskih kandidata za uređivanje gena. Klinički pejzaž obuhvata više terapijskih oblasti, uključujući karcinome krvi, hemoglobinopatije, čvrste karcinome, virusne  i autoimune bolesti, metaboličke poremećaje, naslednu amiloidozu, nasledne bolesti oka, kardiovaskularna oboljenja,  bakterijske bolesti i imunodeficijencije, hemofiliju, neurološka stanja, mišićnu distrofiju, druge retke nasledne bolesti… Još jedna dragocena primena CRISPR očekuje se i razvoju  vakcina, posebno u vezi sa zaraznim bolestima koje i globalno mogu veoma dramatično da nam promene život, kao što se pokazalo tokom pandemije Covid-19. Postoji velika nada da bi nauka mogla da razvije jeftine i bezbedne genetske vakcine za borbu protiv različitih virusa, s obzirom na činjenicu da je to i inače prvobitna uloga CRISPR u bakterijama. Štaviše, postoji šansa i nada da bi davanje male doze CRISPR moglo da bude kompletna zaštita od bilo kog novog virusa?
„Molekularne makaze“ bi možda mogle da pomognu i u borbi za zdravije starenje. Starenje se ne može izbeći, ali može da smanji kvalitet života i da bude ogroman teret za zdravstvene sisteme, te se naučnici nadaju da će CRISPR ne samo spasavati ljudske živote već i pomoći u poboljšanju kvaliteta poznih godina života.

Gordana Tomljenović

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"