Hogyan működik a CRISPR rendszere, és miért kell továbbfejleszteni?
A CRISPR/Cas9 tulajdonképpen baktériumok immunrendszere, amely egyedi, úgynevezett guide RNS-sel ismeri fel a cél-DNS-szekvenciát, majd a Cas9 nevű fehérje vágja el a DNS-t. Ezt követően a sejten belüli DNS-javító mechanizmusok próbálják a károsodást helyreállítani – de ez többnyire hibákkal, törlésekkel jár, így lehetőség nyílik egyes gének kiiktatására. A pontos célzást azonban korlátozza, hogy a CRISPR gyakran más, hasonló DNS-szakaszokra is vág – így véletlenszerű hibák léphetnek fel.
A bonyolult génszerkesztési eljárások ezért először a vérképző őssejteknél váltak be: ott, laboratóriumi körülmények között lehet szelektálni azokat a sejteket, amelyekben a kívánt szerkesztés megtörtént, a nem kívánt hibák pedig kiszűrhetők. Mindez azonban nem oldja meg a problémát, ha a módosítást a test számos sejtjében egyszerre kellene elvégezni.
Pontosabb, biztonságosabb génszerkesztés: a fejlesztés részletei
Az új, kínai kutatócsoport által alkalmazott módszer számos ponton fejlettebb a klasszikus CRISPR/Cas9-nál. Külön figyelmet érdemel, hogy elkerülik a dupla DNS-töréseket: egy olyan fehérjét használnak, amely csak egyetlen báziscserét – például C-ból T-t – eredményez a célzott helyen. Ezt a szerkesztő enzimet RNS-komplexhez kötött, inaktív formában juttatják a sejtbe, ahol csak egy további, szintén odakötött, aktiváló proteáz kapcsolhatja be.
A részletek fényében mindez más megvilágításba kerül. Annak érdekében, hogy a szerkesztés tartós legyen, a baktérium eredetű enzim egyben blokkolja a sejten belüli természetes DNS-helyreállító rendszert, amely egyébként „visszajavítaná” a módosítást. Így valójában három különböző komponens együttes jelenléte szükséges a szerkesztéshez, ami tovább növeli a biztonságot. Bár a szerkesztés hatékonysága alacsonyabb (a sejtek kb. 30 százalékában történik csak meg), nagyon jelentős eredmény, hogy nem kívánt, úgynevezett off-target módosítások egyáltalán nem jelentkeznek.
Hogyan győzték le a β-thalassaemiát?
A β-thalassaemia egy örökletes betegség, amelynek hátterében számos különböző génhiba állhat – ezek közül mindegyiket nem lehet egy-egy javítással korrigálni. Ezért régóta foglalkoztatta a kutatókat egy alternatív stratégia: a magzati hemoglobin génjének újraaktiválása. Ez a gén csak a magzati korban működik, mivel nagyobb oxigénfelvevő képességgel bír, így a magzat az anyai vérből viheti el az oxigént. Felnőttkorban azonban egy speciális fehérje elnyomja a működését.
A mostani megközelítésben néhány vérképző őssejt DNS-ét szerkesztették, amelyekből később az egészséges vérképzés kiindul. A génszerkesztés lényege, hogy megváltoztatják azt a szekvenciát, ahová a gátló fehérje kapcsolódik – azaz elérik, hogy a magzati gén aktív maradjon felnőttkorban is. Csak azokat a sejteket válogatták ki, amelyekben sikeresen történt a célzott módosítás, és egyetlen nem kívánt szerkesztés sem alakult ki. Ezeket ültették vissza a korábbi őssejtek helyére, egy kemoterápiás előkezeléssel párosítva, amely eltávolítja a beteg saját vérképző sejtjeit.
Klinikai teszt: ígéretes eredmények, kemény feltételek
Az első klinikai vizsgálatban öt súlyos β-thalassaemiás beteg vett részt. Bár a kemoterápia jelentős mellékhatásokat okozott – például hajhullás, legyengülés –, mind az öt páciens állapota hamarosan javult. A vér hemoglobin-szintje néhány héten belül emelkedni kezdett, és legalább hat hónapig egyikük sem szorult vérátömlesztésre. Ez a betegség sikeres kezelése szempontjából kulcsfontosságú, hiszen ezek a betegek rendszeresen szorulnak vérkészítményekre.
Külön figyelmet érdemel, hogy a tudósok a jelenlegi legnagyobb kihívásnak a kezelés költségét tartják. A sok laboratóriumi eljárás, a DNS-szekvenálás és a kemoterápiás előkezeléssel járó transzplantáció együtt alaposan megemeli a végösszeget: jelenleg egyik lépésen sem lehet spórolni anélkül, hogy a biztonság csorbulna. Ugyanakkor a β-thalassaemiában szenvedők tartós ellátása is jelentős egészségügyi költségekkel jár – hosszabb távon elképzelhető, hogy a mérleg pozitív lesz, legalábbis az életminőség vonatkozásában.
A jövő: a génszerkesztés sokféle terápiában áttörést hozhat
A mostani eredmények azt mutatják, hogy a génszerkesztő eljárások egyre közelebb kerülnek ahhoz, hogy valódi alternatívát kínáljanak eddig gyógyíthatatlan betegségekben. Bár rengeteg kihívás és biztonsági kérdés vár még megoldásra, a következő években várhatóan újabb és újabb terápiák jelennek meg, amelyek újabb betegcsoportoknak adhatnak reményt gyorsabb, célzottabb és biztonságosabb kezelések formájában.
