Η τεχνική CRISPR/Cas-9 ενδέχεται να είναι υπεύθυνη για ανησυχητικές βλάβες στο DNA

Μία από τις πιο επαναστατικές μεθόδους που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια στο χώρο της βιολογίας είναι η τεχνολογία CRISPR/Cas-9. Με αυτή τη μέθοδο, οι επιστήμονες έχουν καταφέρει να προσθέτουν ή να αφαιρούν γονίδια σε κυτταρικούς πληθυσμούς, επάγοντας ή αποσιωπώντας αντίστοιχα μόνιμα την έκφρασή των γονιδίων αυτών. Πέραν του εξαιρετικού ερευνητικού ενδιαφέροντος που έχει αυτή η τεχνική ως εργαλείο των επιστημόνων για να μελετούν τις διεργασίες του κυττάρου, η CRISPR/Cas-9 έχει εξαιρετικές προοπτικές στη θεραπεία. Η προσέγγιση θεραπευτικών λύσεων με τη χρήση της τεχνολογίας CRISPR/Cas-9 απασχολεί μεγάλο κομμάτι της έρευνας που ασχολείται με τον HIV, με διάφορους τύπους καρκίνου ή με κληρονομικές ασθένειες όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία. Οι προοπτικές είναι τόσο καλές, που θεραπευτικές προσεγγίσεις με τη χρήση της τεχνολογίας CRISPR/Cas-9 έχουν φτάσει στο στάδιο κλινικών μελετών σε ανθρώπους.

Μία καινούρια δημοσίευση στο περιοδικό Nature Biotechnology εξετάζει όμως μια παράμετρο που μέχρι τώρα δεν είχε ανακαλυφθεί σε όλη της την έκταση. Η ερευνητική ομάδα από το Wellcome Sanger Institute της Αγγλίας ανακάλυψε πως με αφορμή την επεξεργασία του DNA με τη μέθοδο CRISPR/Cas-9, μπορούν να υπάρξουν δομικές αλλαγές στο γενετικό υλικό που μπορούν να προκαλέσουν εκτεταμένες βλάβες στο DNA. Αυτό συμβαίνει διότι μετά την επέμβαση των ενζύμων που χρησιμοποιούνται στην CRISPR/Cas-9, οι μηχανισμοί επιδιόρθωσης του DNA προσπαθούν να αποκαταστήσουν τη συνοχή του γενετικού υλικού. Η διαδικασία αυτή ήταν γνωστή μέχρι τώρα, όμως οι επιστήμονες είχαν βρει πως γίνεται σε μικρή έκταση χωρίς να δημιουργείται κάποιος κίνδυνος για το γενετικό υλικό. Η ερευνητική ομάδα που έκανε τη δημοσίευση, προτείνει πως η επεξεργασία του DNA με CRISPR/Cas-9 μπορεί να οδηγήσει σε αντιστροφή ολόκληρων τμημάτων του DNA, διαγραφή τους ή διπλασιασμό τμημάτων του γενετικού υλικού. Οι αλλαγές αυτές μπορούν να προκαλέσουν δυσλειτουργία σε γονίδια που βρίσκονται μακριά από τον γονιδιακό τόπο όπου γίνεται η επέμβαση των ενζύμων CRISPR/Cas-9, με αρνητικά για τα κύτταρα αποτελέσματα.

Πώς όμως οι επιστήμονες βρήκαν αυτές τις εκτεταμένες δομικές αλλαγές, οι οποίες μάλιστα μπορούν να συμβούν σε μακρινή απόσταση από το γονιδιακό τόπο επέμβασης; Η ερευνητική ομάδα μελετούσε την πιθανότητα η μέθοδος CRISPR/Cas-9 να επηρεάζει το συνολικό προφίλ της έκφρασης των γονιδίων του κυττάρου. Επεμβαίνοντας σε ένα συγκεκριμένο γονίδιο με στόχο να αποσιωπήσει την έκφρασή του, η ομάδα διαπίστωσε εκτεταμένες αλλαγές στην έκφραση γονιδίων που βρίσκονταν σε μεγάλη απόσταση από το γονίδιο που υπέστη την επέμβαση. Έτσι, σκέφτηκαν να αλληλουχίσουν μία ευρεία περιοχή του γενετικού υλικού γύρω από τον γονιδιακό τόπο που επενέβησαν με τα ένζυμα της CRISPR/Cas-9. Συγκρίνοντας το γονιδίωμα που αλληλούχισαν με το γονιδίωμα κυττάρων που δεν είχαν υποστεί επεξεργασία CRISPR/Cas-9, διαπίστωσαν πως υπήρχε αντιστροφή μεγάλων τμημάτων DNA (το εμπρός μέρος είχε έρθει πίσω) αλλά και διαγραφή τμημάτων DNA. Μάλιστα, αυτές οι διαγραφές σε μερικές περιπτώσεις ήταν ικανές να επάγουν μεταλλάξεις σε γονίδια για τα οποία υπάρχουν ενδείξεις ότι εμπλέκονται στην επαγωγή διαφόρων τύπων καρκίνου (cancer driver genes).

«Τα αρχικά μου πειράματα χρησιμοποιούσαν την CRISPR/Cas-9 ως εργαλείο για να μελετήσω την έκφραση των γονιδίων, ωστόσο σύντομα έγινε ξεκάθαρο πως κάτι αναπάντεχο συνέβαινε. Όταν διαπιστώσαμε το εύρος των αναδιατάξεων των αλληλουχιών του DNA, αρχίσαμε να ερευνούμε πολύ αυτό το κομμάτι, παρατηρώντας διάφορα γονίδια», σημείωσε ο ερευνητής Michael Kosicki στο Science Daily. «Αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που εξετάζει το εύρος της βλάβης του γονιδιώματος που προκύπτει σε έναν γενετικό τόπο που υπόκειται επεξεργασία με την τεχνολογία CRISPR/Cas-9. Αν και δεν είναι γνωστό εάν θα έχουμε παρόμοια αποτελέσματα σε γενετικούς τόπους άλλων τύπων κυττάρου, η έρευνα αυτή υποδεικνύει πως χρειάζεται περαιτέρω έρευνα πριν η τεχνολογία CRISPR/Cas-9 χρησιμοποιηθεί σε κλινικές εφαρμογές» καταλήγει η ανεξάρτητη με τη δημοσίευση ερευνήτρια Maria Jasin από το Memorial Slone Kettering Cancer Centre της Νέας Υόρκης.

Περισσότερα στη δημοσίευση: Repair of double-strand breaks induced by CRISPR–Cas9 leads to large deletions and complex rearrangements\  Nature Biotechnology.