CRISPR-Cas9

TEHNOLOGIJA KOJA NAPOKON MOŽE ISKORIJENITI GLAD Magazinova reporterka na najvažnijoj svjetskoj konferenciji posvećenoj novoj metodi uređivanja gena

Ilok 270711.
Ilocki podrumi slijede tradicuju proizvodnje vina koja seze u 15 stoljece. U podrumima je temperatura 12-14 stupnjeva bez obzira na godisnje doba. Sa 230 zaposlenika godisnje se proizvede oko 4 milijuna litara vina. Ledena berba Ilockog traminca iz 2007. godine najtrofejnije je i najvise nagradjeno vino u Hrvatskoj.
Na slici: vinogradi Ilockih podruma.
Foto: Danijel Soldo / CROPIX
Danijel Soldo / Ilustracija / CROPIX

Još prije nekoliko godina termin CRISPR bio je poznat kao prirodni mehanizam kojim se bakterije brane od virusa, što je zapravo zanimalo samo malobrojne mikrobiologe. Danas je to temelj brze, sigurne i jeftine tehnike editiranja genetskog koda živih organizama. No, do njegove pune primjene predstoji rješavanje brojnih etičkih, regulatornih i pravnih dilema

Malarija je najveći zdravstveni izazov u Africi. To je golem problem za našu vladu koja je pokrenula projekt podjele mreža protiv komaraca koje ljude štite dok spavaju. Ali, to nije dovoljno da bismo pobijedili malariju - rekla mi je Kabasinguzi Betty Kaahwa, vlasnica malog poduzeća u Ugandi i majka troje djece.

- Malarija je strašna bolest i ovdje sam kako bih prenijela našu zabrinutost. Također, želim spoznati kako nam u borbi s malarijom mogu pomoći nova znanstvena dostignuća kao što je tehnologija CRISPR - dodala je Kabasinguzi Betty Kaahwa dok smo stajale u predvorju zgrade Orion, energetski najučinkovitijeg zdanja Sveučilišta Wageningen. Bilo je to u pauzi konferencije CRISPRcon 2019., posvećene budućnosti revolucionarne tehnologije CRISPR i ostalih metoda uređivanja gena (gene editing), na kojoj sam sudjelovala sa skupinom od dvadesetak europskih novinara na poziv američkog Ministarstva poljoprivrede (USDA).

Ta je konferencija prošli tjedan održana u središtu tzv. Food Valley, nizozemskoj regiji u kojoj se osim 100 godina starog Sveučilišta Wageningen nalazi i niz istraživačkih instituta s područja znanosti o životu te brojne međunarodne kompanije za proizvodnju hrane. Program CRISPRcon pokrenula je 2017. godine poznata američka neprofitna organizacija Keystone s idejom da se na jednom mjestu okupe ljude različitih profila kako bi raspravljali o mogućnostima, izazovima, ali i potencijalnim etičkim dilemama i rizicima nove tehnologije.

Stoga je dvodnevni skup u Wageningenu, treći CRISPRcon nakon Berkeleya (2017.) i Bostona (2018.), okupio široki krug sudionika: od znanstvenika i etičara, predstavnika velikih biotehnoloških kompanija, nevladinih organizacija za zaštitu okoliša, do farmera i malih poduzetnika kao što je Kabasinguzi Betty Kaahwa. Iako znanstvenici smatraju da će do praktične primjene CRISPR-a u borbi protiv komaraca malaričara u Africi proći još prilično vremena, mlada Uganđanka, poput mnogih ljudi u zemljama u razvoju, vjeruje u snagu nove tehnologije. Za razliku od nje, Alfred Grand, uzgajivač organske hrane iz Austrije skeptičan je prema CRISPR-u.

- Malo sam zabrinut. Jer ako kompanije razviju sorte koje su otpornije na nametnike, one će biti dominantnije. A već sad imamo golemi gubitak bioraznolikosti na Zemlji - ustvrdio je Gland koji je s Kabasinguzi sudjelovao u raspravi o obećanjima i opasnostima CRISPR-a.

Jedno od značajnijih otkrića

Još prije nekoliko godina termin CRISPR bio je poznat kao prirodni mehanizam kojim se bakterije brane od virusa, što je zapravo zanimalo tek malobrojne mikrobiologe. Sustav CRISPR-Cas9 sastoji se od dvije komponente: regije CRISPR u genomu i proteina Cas9. Znanstvenici su još 1987. godine uočili da se neki dijelovi DNK bakterija višekratno ponavljaju na neobičan način te da između njih uobičajeno dolaze neki jedinstveni međunizovi. Ovakva neobična konfiguracija nazvana je CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats).

Mali komadi virusnog DNK ugrađuju se i čuvaju unutar regije CRISPR bakterijskog genoma i na taj način bakterija “pamti” kojim je virusima bila izložena. Drugi dio sustava je DNK-cijepajući protein Cas9 koji može pretražiti, izrezati i time uništiti virusni DNK na specifičan način. Molekularne biologinje Jennifer Doudna sa Sveučilišta California u Berkeleyju i Emmanuelle Charpentier sa Sveučilišta Umeå te Max Perutz Laboratories u Beču otkrile su 2012. godine da se protein Cas9 može dizajnirati za cijepanje DNK-a na točno odabranom mjestu, što je otvorilo put nebrojenim primjenama. Mnogi znanstvenici sada smatraju da je CRISPR-Cas9 jedno od najznačajnijih otkrića u povijesti biologije.

reporterka Magazina Tanja Rudež sudjelovala je na konferenciji u Wageningenu

 

- Uistinu mislim da je CRISPR revolucija. Ako sustav CRISPR-Cas9 usporedite s ostalim sustavima uređivanja gena i genetskih modifikacija, to je u terminima učinkovitosti posve druga dimenzija. CRISPR je brza, sigurna i jeftina tehnika - rekao je prof. John van der Oost sa Sveučilišta Wageningen i jedan od pionira “CRISPR revolucije”.

- Glavne primjene tehnologije CRISPR su na tri razine. Jedna razina su mikroorganizmi gdje se CRISPR može koristiti, primjerice, za proizvodnju biogoriva i lijekova. S obzirom na to da sam mikrobiolog, u mom laboratoriju u Wageningenu smo uglavnom fokusirani na mikroorganizme. Druga razina primjene su humane aplikacije gdje surađujemo s nekoliko laboratorija u Nizozemskoj i inozemstvu. Primjerice, to područje otvara mogućnost liječenja genetskih bolesti. Treća razina primjene su biljke, posebice one koje su vezane s prehranom - kazao je John van der Oost.

Korisno za liječenje raka

Metoda izmjene genetičke informacije temeljena na sustavu CRISPR-Cas9 otvorila je mnoge mogućnosti u medicinskoj primjeni, u slučajevima kad je točno poznat genetički uzrok određene nasljedne bolesti i kad je takav uzrok ograničen na promjene u malom broju gena, a uglavnom se radi o jednom genu koji sadrži patološku mutaciju. Posljednjih pet godina CRISPR je korišten u razvoju terapijskih pristupa u liječenju HIV/AIDS infekcije i hemofilije, no tehnologija ima velik potencijal i u liječenju drugih bolesti, uključujući rak.

Ipak, najviše pozornosti u domaćim i stranim medijima izazvalo je priznanje kineskog znanstvenika He Jiankuija da je CRISPR-Cas9 koristio u modifikaciji embrija dobivenih medicinski potpomognutom oplodnjom. He Jiankui je u embrijima modificirao gen CCR5, što je rezultiralo rađanjem blizanki Lule i Lale koje su otporne na HIV infekciju. Postupak kineskog znanstvenika naišao je na osudu većine znanstvene zajednice, a neki poznati istraživači traže i globalni moratorij na primjenu metode CRISPR na embrijima.

Pomalo u sjeni te globalne etičke rasprave jest primjena u biotehnologiji biljaka, gdje CRISPR pruža goleme mogućnosti zbog svoje izvanredne preciznosti.

- Da bismo došli do rajčice u supermarketu, bile su potrebne godine klasičnog uzgoja iz divlje rajčice koja raste u džungli u Južnoj Americi. DNK različitih rajčica mijenjala se cijelo vrijeme, najprije križanjem sorti, a zadnjih 50 godina izlaganjem sjemena radioaktivnom zračenju ili kemijskim tvarima. Koristeći te metode uzgoja izmijenjeno je 10 do 20 milijuna parova baza u genomu rajčice. Usporedbe radi, ista takva rajčica može se stvoriti primjenom CRISPR-a tako da izmijenimo 20 do 30 parova baza - ispričao je van der Oost na radionici za novinare.

Nizozemski znanstvenik smatra da bi od primjene CRISPR-a u biotehnologiji biljaka profitirali i farmeri i kompanije i potrošači.

- Naravno, kompanije će predvoditi nastojanja u stvaranju novih biljki ili u njihovoj modifikaciji kako bi stekle važne osobine, kao što je otpornost na sušu. Tehnike kao što je CRISPR-Cas9 mogu omogućiti proizvodnju dovoljne količine hrane u budućnosti i to na mjestima gdje je sada teško uzgajati hranu. Primjerice, tamo gdje nema vode ili je ima vrlo malo morate biljke modificirati tako da njihovi korijeni idu dublje u tlo, kako bi došle do vode.

To je prilično jednostavna modifikacija i to se uz pomoć CRISPR-a može lako napraviti. Naravno, kompanije će imati koristi od toga što će prodavati sjemena farmerima. S druge strane, prinosi će biti viši pa će farmeri na tome profitirati. Nadalje, farmeri ću to prodavati trgovinama koje će vjerojatno hranu moći prodavati po nižim cijenama zbog viših prinosa. Naposljetku, potrošači će imati koristi jer će cijena hrane biti niža - istaknuo je van der Oost.

CRISPR sojino ulje

Američka biotehnološka kompanija Calyxt iz Minnesote prije nekoliko mjeseci na tržište je lansirala sojino ulje Calyno, prvi proizvod zasnovan na tehnologiji CRISPR. Riječ je ulju dobivenom iz sojinih zrna modificiranih pomoću CRISPR-a s visokim sadržajem oleinske kiseline, a bez štetnih trans masti. Sojino ulje Calyno, za koje proizvođač tvrdi da se po prehrambenoj vrijednosti može uspoređivati s maslinovim uljem, već se koristi u velikom lancu američkih restorana. Prema američkoj regulativi, usjevi modificirani pomoću CRISPR-a ne smatraju se genetski modificiranim organizmima (GMO), a sličan stav imaju i Kanada, Japan, Izrael i niz drugih zemalja.

No, Europski sud pravde u kolovozu prošle godine donio je odluku prema kojoj se svi usjevi dobiveni pomoću tehnologije CRISPR smatraju GMO-om. To je izazvalo veliko nezadovoljstvo među europskim kompanijama za proizvodnju hrane, ali i znanstvenicima koji ističu da se proizvod dobiven pomoću CRISPR-a ne razlikuje od onoga dobivenog klasičnim metodama uzgoja. Nadalje, znanstvenici upozoravaju da je europska regulativa o GMO-u zastarjela jer je usvojena 2001. godine, kada tehnologija CRISPR još nije postojala.

- Odluka Europskog suda pravde je po mome mišljenju katastrofalna jer se u potpunosti razlikuje od odluka o CRISPR-u diljem svijeta, uključujući SAD, zemlje Južne Amerike, Azije, Rusije itd. Sitne promjene koje unosite pomoću CRISPR-a identične su onima koje se događaju u prirodi. I kad gledate proizvode, ne možete razlikovati promjene do kojih je došlo prirodno od promjena napravljenih pomoću CRISPR-a. Zemlje koje sam spomenuo ne smatraju da biljke modificirane CRISPR-om spadaju u GMO.

No, u Europi su zaključili da su takvi usjevi GMO. Ta je odluka katastrofalna za napredak CRISPR i biljne tehnologije u Europi. Razgovarao sam s ljudima koji rade u kompanijama za proizvodnju hrane. Neke od tih kompanija sada razmatraju da se presele u SAD ili negdje drugdje, van Europe - rekao je John van der Oost. Istaknuo je kako pred europskim znanstvenicima sada dugi put educiranja javnosti i političara, posebice onih iz redova Zelenih, koji su postigli značajan uspjeh na nedavnim izborima za Europski parlament.

- Istinski sam lijevo orijentiran čovjek i cijeli život sam glasao za Zelene. Također, dugo sam bio član Greenpeacea, no sada sam u stadiju da mi je dosta njihova mišljenja i publiciteta. Ipak, uvjeren sam da pojašnjavanjem kako radi CRISPR te usporedbom te tehnike s klasičnom mutagenezom koja se ne smatra GMO-om svi možemo napredovati u raspravi - ustvrdio je John van der Oost.

O ishodu rasprave u društvu ovisi i hoće li CRISPR dovesti do revolucije u našoj svakodnevici, smatra Jop de Vrieze, jedan od najpoznatijih nizozemskih istraživačkih znanstvenih novinara.

- Mislim da je u slučaju odluke Europskog suda pravde o CRISPR-u bilo naivno očekivati nešto drugo. Sud slijedi društvo, a društvo to neće smatrati nečim drugačijim od prethodne generacije GMO-a, iako je znanstveno vrlo diskutabilno - rekao je Jop de Vrieze, koji je na CRISPRconu moderirao panel o utjecaju tehnika uređivanja gena.

- Nasuprot onome što bi rekli mnogi zagovaratelji CRISPR-a, mislim da je složenost života i prirode najveći izazov za CRISPR. Neka mala uređivanja će se lako napraviti i proučiti, ali mnoge su osobine složene i bit će vrlo komplicirano početi raditi izmjene u fundamentalnim genima - zaključio je Jop de Vrieze.

Tagovi

Izdvajamo