Genoomi redigeerimine
CRISPR-Cas9 süsteemiga on saanud võimalikuks muuta mis tahes organismi - näiteks bakteri, looma, taime või inimese genoomi - sihipäraselt ja täpselt. Selles kontekstis räägitakse ka genoomi redigeerimisest ja genoomi kirurgiast. Meetodit kirjeldati esmakordselt 2012. aastal ja praegu uuritakse seda intensiivselt kogu maailmas (Jinek et al., 2012). CRISPR-Cas9 süsteem töötati välja alates adaptiivi kaitsemehhanismist immuunsüsteemi of bakterid. See võimaldab prokarüootidel eemaldada soovimatu ja nakkusohtlik DNA näiteks bakteriofaagidest või plasmiididest.
- CRISPR tähistab. See on korduvad DNA järjestused bakterid.
- Cas9 tähistab.
Kuidas see töötab?
Kuidas CRISPR-Cas9 süsteem töötab? Cas9 valk on nn endonukleaas, st ensüüm, mis lõikab nukleiinhapped ja antud juhul DNA kaheahelaline. Cas9 on seotud RNA-ga, mis sisaldab lisaks konstantsele osale ka muutuvat osa, mis tunneb ära kindla DNA sihtjärjestuse. Seda RNA osa nimetatakse sgRNA-ks (väike juht-RNA). SgRNA interakteerub nukleaasi poolt lõigatava DNA-ga. Saadud kaheahelalise katkestuse saab raku enda parandusmehhanismide abil lõpule viia. See võib viia mutatsioonideni, mis pakuvad huvi näiteks sordiaretuses. RNA malli võib kasutada ka uue geenisegmendi sisestamiseks, näiteks defektse geeni funktsiooni taastamiseks. Lõpuks saab seda kasutada ka haigust põhjustavate geenide inaktiveerimiseks. CRISPR-Cas süsteemi lahtritesse sisenemiseks on vaja ka kohaletoimetamise meetodit. Näiteks võib selleks kasutada viirusvektoreid, liposoome või füüsikalisi meetodeid. Süsteem erineb teistest meetoditest suhtelise lihtsuse, universaalsuse, kiiruse ja hinna poolest. CRISPR-Cas'i saab põhimõtteliselt rakendada otse inimestele või rakkudele, mis eemaldatakse patsiendilt, modifitseeritakse, paljundatakse ja sisestatakse seejärel uuesti. Seda nimetatakse ex vivo raviks või autoloogseks siirdamine.
Näidustused
CRISPR-Cas9 mängib teadustöös ja ravimitootmises juba täna olulist rolli, vaid paar aastat pärast meetodi kirjeldamist. Tulevikus täiendav geeniteraapia ravimid töötatakse välja. Potentsiaalseid meditsiinilisi rakendusi on väga palju. Nende hulka kuuluvad näiteks rasked geneetilised haigused nagu Duchenne'i lihasdüstroofia, tsüstiline fibroos, nakkushaigused nagu HIV ja hepatiidi, hemofiiliad ja vähid. CRISPR-Cas9 ja sarnased genoomi redigeerimismeetodid avavad esmakordselt võimaluse haigusi mitte ainult sümptomaatiliselt ravida, vaid ka ravida geneetilise teabe tasandil.
Kõrvaltoimed ja riskid
Üks potentsiaalne probleem on meetodi selektiivsus. Võimalik, et CRISPR võib põhjustada geneetilisi muutusi teistes soovimatutes kohtades genoomis. Neid nimetatakse „sihtmärgivälisteks mõjudeks“. Need võivad olla ohtlikud ja põhjustada kõrvaltoimeid. Lisaks tuleb süsteemi efektiivsust veel suurendada. Inimestel saab lisaks somaatilistele rakkudele ja tüvirakkudele manipuleerida ka sugurakkudega, mis toob kaasa muutunud geenide pärilikkuse. Näiteks on juba näidatud, et CRISPR-Cas9 saab rakendada embrüote suhtes, tekitades hirmu „disainer beebide“ ees ja millel võivad olla kaugeleulatuvad tagajärjed inimkonna tulevasele arengule. Germline'i sekkumine on enamikus riikides väga vastuoluline ja keelatud.
