Walka z nowotworami spędza sen z powiek naukowcom na całym świecie. Mimo iż nigdy nie uda nam się stworzyć uniwersalnego "leku na raka", niektóre z nieuleczalnych dziś nowotworów staną się przeszłością. Wielką rolę może odegrać w tym technika CRISPR-Cas9, która właśnie jest testowana w chińskich laboratoriach pod kątem walki z rakiem płuc.
W Chinach już od dawna prowadzi się kontrowersyjne badania naukowe, mimo iż ich jakość wielokrotnie była poddawana w wątpliwość. Niedawno w Chinach rozpoczęto projekt badawczy, który ma na celu pokonanie raka płuc przy pomocy innowacyjnej techniki CRISPR/Cas9.
28 października, zespół uczonych kierowany przez onkologa Lu Youn z Uniwersytetu Syczuańskiego w Chengdu, wprowadził do organizmu pacjenta z agresywnym rakiem płuc, komórki zmodyfikowane metodą CRISPR-Cas9. Wcześniejsze próby kliniczne z wykorzystaniem komórek edytowanych genetycznie wzbudził zachwyt niemal całego środowiska naukowego. Lekarze wierzą, że technika edycji genów jest tą, która może pomóc nam ostatecznie rozprawić się z nowotworami.
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ma swoje źródło w odkrytych w 1987 r. powtórzeniach sekwencji DNA u bakterii Escherichia coli, choć technikę ukształtowano dopiero w 2012 r. Dwa lata później naukowcy udowodnili, że może być ona stosowana na żywych organizmach. Technika ta pozwala na precyzyjne generowanie mutacji w genomie poprzez przecięcie podwójnej helisy DNA w konkretnym miejscu, a także użycie mechanizmów naprawczych DNA, które dodają do uszkodzonej nici losowe nukleotydy. Możliwe jest także wstawienie ściśle określonego fragmentu DNA w miejscu przecięcia, a nawet zwiększenie aktywności danego genu bez uszkadzania nici. Oznacza to, że przy pomocy CRISPR/Cas9 można wyciąć niepożądany fragment materiału genetycznego i wkleić ten o pożądanych właściwościach.
Technika CRISPR/Cas9 składa się z dwóch elementów: kierującego RNA i endonukleazy (enzymu działającego na DNA). Kierujące RNA to tak naprawdę mieszanina różnych typów kwasu rybonukleinowego, a nukleaza Cas9 to enzym obdarzony dwiema domenami funkcjonalnymi: RuvC i HNH. Każda z nich tnie inną nić DNA. W związku z tym, gdy aktywne są obie domeny funkcjonalne Cas9, w genomowym DNA dochodzi do pęknięcia obu nici.
Celem Cas9 jest sekwencja DNA składająca się z 20 nukleotydów i tzw. PAM (Protospacer Adjacent Motif). Gdy enzym odnajdzie taką sekwencję w DNA, łączy się z nim i rozpoczyna pracę. Sekwencja aktywująca Cas9 może znajdować się w wielu miejscach genomu, dlatego trzeba ściśle określić pożądane miejsce docelowe, najlepiej przy pomocy zaawansowanych programów komputerowych.
Zespół Lu otrzymał zgodę na przeprowadzenie badań w lipcu bieżącego roku. Zmienione komórki miały zostać wstrzyknięte pacjentom w sierpniu, ale datę tą przesunięto na październik. Podobno hodowanie i namnażanie komórek trwało dłużej niż oczekiwano.
Co tak naprawdę zrobili chińscy naukowcy, by wyleczyć raka płuc? Z krwi pacjentów, niereagujących na konwencjonalne metody leczenia, wydobyto limfocyty T. Następnie, wykorzystując technikę CRISPR/Cas9, usunięto z nich gen odpowiadający za produkcję białka PD-1. Już wcześniej zauważono, że ta proteina wpływa negatywnie na zdolność limfocytów T do namierzania i zabijania komórek nowotworowych. Bez PD-1 układ odpornościowy znacznie lepiej radzi sobie z walką z nowotworami.
Zespół Lu następnie założył hodowlę edytowanych komórek, zwiększył ich liczbę, a na samym końcu wstrzyknął do ciała pacjenta cierpiącego na przerzutowego niedrobnokomórkowego raka płuc. Jest nadzieja, że limfocyty T bez PD-1 będą atakować nowotwór i go pokonają. Na wyniki, choćby wstępne, jest jednak jeszcze za wcześnie.
Lu poinformował, że wkrótce pacjentowi zostanie podany drugi zastrzyk, ale odmówił podania innych szczegółów dotyczących pacjenta. Chińscy naukowcy planują poddać innowacyjnej terapii łącznie dziesięć wyselekcjonowanych osób, które otrzymają po dwa, trzy lub cztery zastrzyki ze zmodyfikowanymi komórkami. Pacjenci będą monitorowani przez 6 miesięcy, w celu ustalenia, czy zastosowane leczenie się sprawdziło i czy nie ma żadnych poważnych skutków ubocznych.
W przeszłości wielu naukowców wypowiadało się na temat problemów etycznych związanych z wykorzystaniem techniki CRISPR/Cas9, która może powodować zmiany genetyczne w komórkach jajowych i plemnikach, przekazywane przyszłym pokoleniom. Istnieją również obawy, że technika ta może doprowadzić do rozwoju projektowania dzieci, kiedy rodzice będą mogli wybierać najbardziej pożądane cechy. W przypadku eksperymentów przeprowadzonych przez uczonych z Chengdu nie ma takiego zagrożenia, gdyż przy pomocy CRISPR/Cas9 zmienia się system immunologiczny pacjentów, a nie wpływa na gamety.
Na początku 2017 r. podobny projekt badawczy ma rozpocząć się w Stanach Zjednoczonych, tyle że skierowany ku szpiczakowi mnogiemu. W marcu 2017 r. naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego chcą rozpocząć badania z wykorzystaniem techniki CRISPR/Cas9 w celu leczenia nowotworów pęcherza moczowego, prostaty i nerek.
CRISPR/Cas9 może być kluczem uniwersalnym do wielu nieuleczalnych dziś chorób.
