Ερευνητές του Πανεπιστημίου Mie στην Ιαπωνία έκαναν ένα σημαντικό βήμα στη γενετική μηχανική, δείχνοντας ότι το CRISPR-Cas9 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την επιλεκτική απομάκρυνση ενός ολόκληρου επιπλέον χρωμοσώματος 21 από ανθρώπινα κύτταρα με τρισωμία 21, τη γενετική ανωμαλία που συνδέεται με το σύνδρομο Down. (Mie University)
Στα φυσιολογικά ανθρώπινα κύτταρα υπάρχουν δύο αντίγραφα του χρωμοσώματος 21. Στην τρισωμία 21 υπάρχουν τρία. Η συγκεκριμένη προσέγγιση δεν προσπάθησε να διορθώσει μία μεμονωμένη μετάλλαξη. Αντίθετα, οι ερευνητές σχεδίασαν οδηγούς CRISPR που μπορούσαν να αναγνωρίσουν μοναδικές γενετικές αλληλουχίες ενός συγκεκριμένου αντιγράφου του χρωμοσώματος 21. Το συγκεκριμένο χρωμόσωμα κόπηκε σε πολλαπλά σημεία, αυξάνοντας την πιθανότητα να χαθεί ολόκληρο από το κύτταρο. (OUP Academic)
Στα επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (iPS cells) η τεχνική κατάφερε να μετατρέψει μέρος των κυττάρων από τρισωμία 21 σε κύτταρα με δύο αντίγραφα. Σε συγκεκριμένη πειραματική συνθήκη, η ανάλυση καρυότυπου έδειξε 37,5% κύτταρα με φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων, έναντι 62,5% που εξακολουθούσαν να έχουν τρισωμία. (OUP Academic)
Το ενδιαφέρον είναι ότι η αλλαγή δεν περιορίστηκε στον αριθμό των χρωμοσωμάτων. Τα κύτταρα στα οποία απομακρύνθηκε το επιπλέον χρωμόσωμα παρουσίασαν μεταβολές στην έκφραση γονιδίων, στον ρυθμό πολλαπλασιασμού και στην αντιοξειδωτική τους ικανότητα, με τα χαρακτηριστικά τους να μετακινούνται προς εκείνα των κυττάρων με δύο αντίγραφα του χρωμοσώματος 21. (OUP Academic)
Η τεχνική δοκιμάστηκε επίσης σε ινοβλάστες, δηλαδή διαφοροποιημένα κύτταρα του δέρματος, αλλά και σε μη διαιρούμενα κύτταρα. Αυτό έχει ιδιαίτερο ερευνητικό ενδιαφέρον, επειδή δείχνει ότι η προσέγγιση δεν περιορίζεται αποκλειστικά σε κύτταρα που βρίσκονται σε ενεργό κυτταρικό κύκλο. (OUP Academic)
Η πρόκληση είναι πολύ μεγαλύτερη από την αντιμετώπιση μιας μετάλλαξης σε ένα μόνο γονίδιο. Εδώ οι επιστήμονες επιχειρούν να αφαιρέσουν ένα ολόκληρο χρωμόσωμα χωρίς να προκαλέσουν ανεπιθύμητες γενετικές ή χρωμοσωμικές αλλαγές. Οι ίδιοι οι ερευνητές επισημαίνουν ότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για την ασφάλεια, την αναπαραγωγιμότητα, την πλήρη ανάλυση του γονιδιώματος και κυρίως για την ανάπτυξη τρόπων ασφαλούς εφαρμογής της τεχνικής in vivo. (OUP Academic)
Τι σημαίνει αυτό σήμερα;
Δεν σημαίνει ότι υπάρχει θεραπεία για το σύνδρομο Down. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε καλλιεργημένα ανθρώπινα κύτταρα και αποτελεί απόδειξη ότι είναι τεχνικά εφικτή η επιλεκτική απώλεια του επιπλέον χρωμοσώματος 21. Δεν έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να εφαρμοστεί με ασφάλεια σε άνθρωπο, ούτε ότι μπορεί να διορθώσει το σύνδρομο Down σε έναν ολόκληρο οργανισμό. (OUP Academic)
Το σημαντικότερο στοιχείο της μελέτης είναι επομένως το proof of principle: οι ερευνητές έδειξαν ότι ένα συγκεκριμένο επιπλέον ανθρώπινο χρωμόσωμα μπορεί να στοχευθεί και να απομακρυνθεί επιλεκτικά από κύτταρα με τρισωμία 21 — ανοίγοντας έναν εντελώς διαφορετικό δρόμο για την έρευνα πάνω στις χρωμοσωμικές ανωμαλίες. (OUP Academic)
Πηγή: Mie University / PNAS Nexus — “Trisomic rescue via allele-specific multiple chromosome cleavage using CRISPR-Cas9 in trisomy 21 cells”. (Mie University)
Mie University – η επίσημη ανακοίνωση της έρευνας
PNAS Nexus – η πρωτότυπη επιστημονική δημοσίευση
