CRISPR-Cas: provocări în editarea genetică

Tehnologia CRISPR-Cas a revoluționat domeniul biologiei moleculare, permițând cercetătorilor să modifice precis materialul genetic. Această metodă este folosită pentru tratarea bolilor ereditare, combaterea cancerului și dezvoltarea culturilor rezistente la secetă și căldură. Totuși, un nou studiu publicat în Nature Biotechnology pe 25 noiembrie 2024 dezvăluie riscuri neașteptate asociate utilizării unui compus menit să îmbunătățească eficiența acestei tehnologii.

Introducere

CRISPR-Cas9, cunoscută și sub denumirea de „foarfecă genetică”, este cel mai utilizat instrument pentru editarea genomică. Această metodă permite cercetătorilor să taie ADN-ul dublu catenar exact în locul care necesită modificări. Repararea acestuia este realizată de două mecanisme naturale: unul rapid, dar imprecis, și unul lent și precis, cunoscut sub numele de reparare direcționată de omologie (HDR).

În încercarea de a crește eficiența HDR, cercetătorii au început să utilizeze molecula AZD7648, un inhibitor care blochează mecanismul rapid de reparare. Studiile inițiale au demonstrat rezultate promițătoare, dar cercetătorii de la ETH Zürich, conduși de Jacob Corn, au descoperit efecte secundare grave asociate acestei metode.

Metodologia studiului

Descrierea experimentului

Studiul a evaluat efectele AZD7648 asupra celulelor editate genetic cu CRISPR-Cas9. Cercetătorii au analizat nu doar secvențele ADN din jurul locului editat, ci și regiunile mai extinse ale genomului, pentru a detecta posibile efecte secundare.

• Molecula AZD7648 a fost utilizată pentru a forța celulele să folosească mecanismul HDR.
• Analizele au inclus secvențierea ADN și metode avansate de bioinformatică pentru a identifica modificările genetice la scară largă.

Principalele observații

• Editarea precisă la locul dorit: În locul vizat, editările ADN au fost precise.
• Modificări genomice neașteptate: În alte regiuni ale genomului, s-au observat ștergeri masive ale secvențelor ADN, inclusiv eliminarea unor brațe cromozomiale întregi. Aceste modificări au făcut genomul instabil, cu consecințe imprevizibile asupra celulelor.

Rezultatele studiului

Impactul utilizării AZD7648

Deși AZD7648 a crescut rata de succes a HDR, utilizarea sa a cauzat:

• Ștergeri masive ale bazelor ADN, afectând mii de blocuri de construcție genetice;
• Instabilitate genomică, prin pierderea unor părți semnificative ale cromozomilor;
• Efecte necunoscute la scară largă, din cauza analizelor limitate la regiuni parțiale ale genomului.

Grégoire Cullot, autor principal al studiului, subliniază că aceste modificări grave nu au fost detectate în analiza convențională a ADN-ului limitată la locul editat.

Descoperiri suplimentare

• Molecula AZD7648, utilizată în prezent în studiile clinice pentru tratamente împotriva cancerului, poate avea efecte negative în alte aplicații terapeutice.
• Cercetătorii suspectează că nu toate efectele negative au fost încă descoperite, ceea ce necesită studii suplimentare asupra întregului genom.

Concluzii

Provocări și perspective

Deși aceste rezultate reprezintă un obstacol major pentru utilizarea AZD7648 în terapiile genetice, cercetătorii consideră că acest domeniu are un potențial enorm. Jacob Corn afirmă că este necesară dezvoltarea unor noi strategii pentru a minimiza riscurile:

• Cocktail-uri moleculare: În locul utilizării unei singure molecule, ar putea fi explorate combinații de substanțe pentru a îmbunătăți HDR fără a destabiliza genomul.
• Reglementări stricte: Sunt necesare teste extinse pentru a evalua siguranța tehnologiilor de editare genetică înainte de utilizarea lor clinică.

Utilizări sigure ale CRISPR-Cas

Terapia genetică bazată pe CRISPR-Cas este deja utilizată cu succes. Un exemplu notabil îl reprezintă tratamentul a peste 100 de pacienți cu anemia cu celule seceră, care au fost considerați vindecați fără efecte secundare. Studiul subliniază importanța alegerii corecte a strategiilor și a moleculelor adjuvante pentru a asigura siguranța pacienților.

Despre sindroamele de instabilitate genomică

Sindroamele de instabilitate genomică sunt afecțiuni caracterizate printr-o susceptibilitate crescută la modificări genetice, cum ar fi ștergeri, duplicări sau translocații cromozomiale. Aceste condiții pot duce la boli severe, inclusiv cancer, și pot compromite funcția celulară. Dezvoltarea tehnologiilor precum CRISPR-Cas necesită o atenție deosebită asupra acestui aspect, pentru a preveni apariția efectelor nedorite în terapiile genetice.