Naučnicima i medijima su puna usta CRISPR-Cas9 tehnologije. Praktično nema dana a da se ona ne spomene. Postala je omiljen alat u editovanju gena jer jer prilično laka za upotrebu – napravite sekvencu koja je “vodič” za enzim Cas9 čija je uloga da baš na tom mjestu izreže DNK. 
 

Njenu preciznost bismo mogli slikovito uporediti sa preciznošću nekog hipotetičkog lektora koji velikom brzinom može naći jednu jedinu slovnu grešku u zbirci od 46 enciklopedija. 46 enciklopedija su metafora za naših 46 hromosoma tj. 23 para hromosoma.

CRISPR je akronim za Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats i izgovara se “krisper”. Ove sekvence DNK se nalaze u grupama, “jatima” (clustered), između njih se, u pravilnim ponavljanjima, nalaze neke druge sekvence (koje su porijeklom od virusa koji su “zaražavali” bakterije) i koje su palindromske, što bi značilo da imaju istu sekvencu ako se čitaju odozada, nešto kao “Ana voli Milovana”.

 
CRISPR je naziv za sekvence na bakterijskom genomu koje služe kao neka vrsta odbrambenog sistema bakterija od virusa koji napadaju bakterije. Drugim riječima, CRISPR je sistem koji bakterije prirodno koriste kako bi iz svoje genetičke informacije izbacile nešto što im je ubacio neki virus, dakle, to je neka vrsta imunološkog odgovora bakterija na viruse koji napadaju bakterije. 
 

Šifra Cas 9 u nazivu ove tehnologije odnosi se na protein koji se zove Cas9, koji je dio CRISPR sistema, a koji može pretražiti, izrezivati i na kraju i uništiti virusnu DNK na specifičan način. CRISPR sekvence su povezane sa Cas genima koji kodiraju Cas proteine, potrebne za ovu vrstu “imunološkog” odgovora. Cas proteini su enzimi iz klase nukleaze, što znači da mogu vršiti isijecanje virusne DNK tj. oni djeluju kao neka vrsta “molekularnih makaza”.

 

Izvor: Cosmos Magazine/UK cancer research

 

 
Prve naznake postojanja CRISPR/Cas 9 sistema otkrio je Yoshizumi Ishino sa Univerziteta u Osaki 1987. Za samo otkriće te stvaranje tehnologije CRISPR se vezuje nekoliko imena: Jennifer Doudna, Emmanuelle Charpentier, Feng Zhang i George Church. Sama primjena CRISPR/Cas 9 sistema u editovanju DNK je veoma mlada – sa njenom primjenom se počelo 2012. godine. Predviđa se da će jedna od budućih Nobelovih nagrada iz oblasti fiziologije ili medicine biti upravo za CRISPR.
 

Naučnici, jednom kada su upoznali i shvatili mehanizam rada CRISPR sistema, našli su i način kako bi se on mogao praktično primijeniti u biomedicini. Manipulacija genima na ovakav način moguća je zato što je struktura DNK u svim organizmima ista – DNK se sastoji od spiralnih lanaca iz naizmjenično povezane dezoksiriboze i fosforne kiseline koji su međusnobno povezani “prečkama” od purinskih i pirimidinskih baza koje se zovu adenin, timin, guanin i citozin, a koje predstavljaju “slova” genetičke abecede: A,T,G i C. Ova struktura je univerzalna za sva živa bića, jedino se rasporedi slova razlikuju.

 

Desetak godina od otkrivanja ove pojave, naučnici su shvatili da ovaj sistem može biti primijenjen na bilo koji organizam. Naime, moguće je napraviti male sekvence-vodiče za enzim Cas9 koje će tačno „reći“ ovom enzimu koji dio DNK da izreže. Tako naučnici mogu izrezati bilo koji gen bilo kojeg živog bića i na mjestu te „rupe“ ugraditi novu sekvencu.
 
Ovo omogućava da izrežemo i neki nefunkcionalni gen – gen sa nekom greškom koji više ne kodira normalan protein, nego izaziva nasljednu bolest. Zapravo, teorijski bismo na ovaj način mogli liječiti i teške nasljedne bolesti poput neurofibromatoze, cistične fibroze, Huntingtonove bolesti, fragilnog X – sve bolesti koje nastaju usljed poremećaja genetičke sekvence. Također, mogli bismo stvarati nove sojeve i pasmine, a da ne moramo ubacivati gene nesrodnih vrsta.
 

Međutim, da bi se ova tehnologija počela primjenjivati na ljudima morala bi zadovoljiti osnovni uslov – biti u visokom procentu sigurna za upotrebu. Danas smo daleko od ovoga: nismo dovoljno dobro ovladali CRISPR-om da bismo ga tek tako mogli koristiti. Naime, ova tehnologija lako isklizne iz ruku, uradi svoj posao sjajno, ali enzim može napraviti neželjene promjene (spomenute „off-target“ promjene) na genomu, promjene koji naučnici ne mogu predvidjeti jer se radi o potpunim slučajnostima.

Pogledajte kratki vido o CRISPR:




 

Međutim, čak i najpreciznije postojeće metode editovanja imaju mane, a jedna od veoma ozbiljnih mana je to da, iako izrežu štetan gen, mogu napraviti i nehotične i nekontrolisane nove mutacija, na mjestima koja naučnici ne mogu predvidjeti. Zamislite da ispaljuljete metke u određenu metu i da se neki meci rikošetiraju i vi ne možete predvidjeti gdje će rikošet pogoditi. Upravo to se događa i pri upotrebi najsavremenijih metoda editovanja gena. Ovakve  molekularne „rikošete“ zovemo „off-target“ efekti. Tako, naprimjer, ispravljajući jedan gen od interesa, recimo gen koji je odgovoran za neku autoimunu bolest, mi možemo napraviti off-target mutaciju na nekom nepredvidivom mjestu u genomu, na nekom genu ili regulatornom dijelu genoma i učiniti osobu koju liječimo sklonijoj nekim teškim oblicima raka.