Bude možné léčit dědičná onemocnění pomocí CRISPR/Cas9?

4.2.2019 |

U závažných chorob, jako je rakovina nebo artritida, dosud neexistují spolehlivé přístupy, které by zaručovaly léčebný efekt u všech nemocných. Tato onemocnění jsou geneticky podmíněna, což úplné vyléčení značně znesnadňuje. Díky novým technikám šlechtění se však blýská na lepší časy.

Vědcům z University of California v San Diegu se podařil významný objev, který by mohl být průlomem v léčbě dědičných chorob. Američtí vědci jako vůbec první na světě vyvinuli přístup založený na technice CRISPR/Cas9, který umožňuje kontrolu genetické dědičnosti savců. Nově vyvinutá technologie, jež byla studována na myších, se tak může stát základem pro biomedicínský výzkum lidských dědičných onemocnění, jejichž léčba je v současné době omezená. Svou studii publikovali v prestižním časopise Nature.

CRISPR/Cas9 je již běžně využíván v mnoha výzkumech zaměřených na editaci genomu rostlin i zvířat. Již dříve se podařilo vyvinout podobný systém schopný řídit, která kopie genu bude předána na další generaci, u hmyzu. V případě savců je vytváření podobných nástrojů značně složitějším procesem a testování zabere mnohem více času.

Vědci svůj úspěch demonstrovali na testech barvy srsti myší. Aktivní genový „CopyCat“ DNA element vložili do genu kódujícího tyrosinasu, která řídí právě výslednou barvu srsti. Když CopyCat naruší obě kopie genu, dojde ke změně barvy srsti z černé na bílou. Barevná změna srsti tak zřetelně zobrazuje úspěšnost jejich přístupu. Element CopyCat byl zároveň navržen tak, aby se nemohl šířit prostřednictvím populace sám o sobě, což je značný rozdíl oproti systému vyvinutému dříve u hmyzu.

Během dvou let trvání projektu vědci testovali různé strategie, aby zjistili a potvrdili, že prvek CopyCat může být zkopírován z jednoho chromozomu do druhého, a opravit tak přerušení DNA cíleně vytvořené metodou CRISPR/Cas9. Výsledkem je pak zkopírování elementu, který byl původně přítomen pouze u jednoho chromozomu, do druhého chromozomu, v němž dříve přítomen nebyl. Vědci tedy dokázali převést genotyp z heterozygotního na homozygotní.

Zajímavým výsledkem studie je, že v jedné z testovaných linií zdědilo prvek CopyCat od matky 86 % potomků, což je oproti obvyklým 50 % značné navýšení. Nový přístup fungoval pouze u samic při produkci vajíček, ale nikoli při produkci spermií u samců. Tento jev vědci zdůvodňují rozdílem v časování samčí a samičí meiózy.

Podle autorů této inovativní studie mohou dosažené výsledky otevřít cestu pro různé aplikace. V syntetické biologii umožní především studium různých biologických procesů pomocí genetických systémů. Výsledky jejich výzkumu jsou jen začátkem, do budoucna chtějí ověřit možnost řízení dědičnosti většího počtu genů. Přestože z tohoto přístupu mohou plynout jisté obavy od odpůrců nových technologií, kteří si na jejich základě představují invazi modifikovaných živočišných druhů do volné přírody, množství kladů značně převyšuje.

Autoři publikace vyzdvihují možné snížení populace savců, zejména hlodavců, kteří jsou vektory pro různé druhy onemocnění, a zejména pokrok v biomedicínském výzkumu v oblasti lidských onemocnění, která jsou geneticky podmíněna. Velkou výhodou použitých postupů je pak i rychlost a finanční nenáročnost, které ve finále značně zjednodušují uplatnění nového přístupu v praxi.

Zdroj:

Hannah A. Grunwald, Valentino M. Gantz, Gunnar Poplawski, Xiang-Ru S. Xu, Ethan Bier & Kimberly L. Cooper. Super-Mendelian inheritance mediated by CRISPR–Cas9 in the female mouse germline. Nature, 2019

Zdroj obrázků: https://www.nature.com/articles/d41586-019-00185-y