Suprasti akimirksniu
- Virginijus Šikšnys atrado genomo redagavimo įrankį CRISPR/Cas9
- Įrankis veikia kaip molekulių „žirklės“ ir leidžia keisti nepageidaujamus DNR fragmentus
- CRISPR/Cas9 gali padėti išgydyti ŽIV ir ligas, kurios sukelia pokyčius viename gene
- Lietuviai genomo redagavimo įrankio licenciją pardavė prancūzų bendrovei „DuPont Pioneer“
- Už CRISPR/Cas9 atradimą lietuviai gali gauti Nobelio premiją
V.Šikšnys neabejoja, kad atradimo autoriai bus pagerbti Nobelio premija, tačiau ar tarp jų bus lietuvis – neaišku.
Mokslo pasaulyje neretai nutinka, kad vieną technologiją nepriklausomai kuria kelios mokslininkų grupės. 2012-aisiais kelių universitetų mokslininkų tyrimų rezultatai apie CRISPR/Cas9 įrankį buvo publikuoti panašiu metu. V.Šikšnys prisimena, kad lietuviai pirmieji pateikė straipsnį JAV moksliniam žurnalui „Proceedings of the National Academy of Sciences“, tačiau jis buvo publikuotas tik po keturių mėnesių.
Manau, kad už Cas9 genomo redagavimo įrankio suradimą Nobelio premija anksčiau ar vėliau bus įteikta. Nobelio komitetui bus nelengvas uždavinys nuspręsti, kas ją gaus.
O Berklio universiteto tyrimas apie CRISPR/Cas9 žurnalo „Sciene“ redakcijai atiduotas vėliau, tačiau žurnalas jį publikavo anksčiau. Dabar Berklio universitetas daugelyje užsienio žiniasklaidos straipsnių minimas kaip technologijos atradėjas.
Vis dėlto moksliniu požiūriu svarbesnė straipsnio pridavimo, o ne publikavimo data.
„Manau, kad už Cas9 genomo redagavimo įrankio suradimą Nobelio premija anksčiau ar vėliau bus įteikta. Nobelio komitetui bus nelengvas uždavinys nuspręsti, kas ją gaus“, – svarstė V.Šikšnys.
Šįmet profesoriaus gautas tarptautinis įvertinimas rodo, kad lietuvių atradimas pasaulio mokslo bendruomenėje neliko nepastebėtas – V.Šikšnys buvo vienas iš penkių mokslininkų ir pirmasis lietuvis, laimėjęs Warreno Alperto fondo premiją už indėlį į bakterijų CRISPR antivirusinės sistemos atpažinimą. Jam atiteko ir 100 tūkst. dolerių.
Molekulių „žirklės“
CRISPR (Clustered regularly-interspaced short palindromic repeats) yra viena iš bakterijų apsaugos sistemos dalių. Ji buvo atrasta aštuntajame dešimtmetyje.
Bakterijose randama įvairių CRISPR sistemų, viena jų turi baltymą Cas9. Anot V.Šikšnio, tai yra vienintelis baltymas, kuris apsaugo bakteriją nuo viruso invazijos.
„Mes tyrinėjome bakterijų apsaugos sistemas ir supratome, kaip veikia Cas9 baltymas. Jis turi prijungęs dar vieną RNR molekulę, kurios pagalba atpažįsta svetimą viruso DNR. Panaudodamas mažą RNR molekulę, Cas9 baltymas gali būti nukreiptas į bet kurią DNR seką“, – pasakojo profesorius.
Supratus, kaip bakterijos ginasi nuo virusų, mokslininkams kilo mintis šį mechanizmą panaudoti – tarsi molekulių „žirklės“ veikiančią Cas9 nukleazę nukreipti į DNR molekulę ir reikiamoje vietoje ją perkirpti.
Perkirpus molekulę ląstelės reparacijos sistemos atsiradusį trūkį mėgina užlopyti. Tuomet galima įstatyti nedidelį naują nukleotidų fragmentą ir įdėti naują DNR dalį.
„Tokiu būdu Cas9 programuojamas RNR gali būti nukreiptas į bet kurią DNR molekulės vietą. Toje vietoje, kur atsiranda dvigrandis trūkis, galime įdėti naujus genus arba ištaisyti klaidas, kurios buvo DNR molekulėje. Todėl ši sistema dar vadinama genomo redagavimo įrankiais, jos pagalba mes galime šiek tiek perrašyti genomą“, – sakė V.Šikšnys.
Gali išgydyti nuo ŽIV
Praktinių technologijos pritaikymo būdų daug, tačiau V.Šikšnys išskiria dvi pagrindines – medicina ir žemės ūkis.
Medicinoje CRISPR/Cas9 galėtų iš pagrindų pakeisti kai kurių ligų gydymą ir leistų gydyti nebe ligų pasekmes, o priežastis.
„Daugelis genetinių ligų atsiranda dėl to, kad vietoje nukleotido įsistato kitas, klaidingas nukleotidas. Klaidingas nukleotidas yra paveldimos genetinės ligos priežastis. Jeigu norime ligą gydyti, turėtume klaidingą nukleotidą nupjauti ir įstatyti teisingą“, – pasakojo V.Šikšnys.
Kaip tik tai ir leidžia padaryti CRISPR/Cas9 genomo redagavimo įrankis. Neseniai mokslininkai paskelbė, kad mėgintuvėlyje atlikdami bandymus naudodami CRISPR/Cas9 redagavimo įrankį iš žmogaus imuninių ląstelių pašalino žmogaus imunodeficito (ŽIV) virusą. Manoma, kad ateityje CRISPR/Cas9 gali padėti nuo jo išgydyti.
Pasak V.Šikšnio, CRISPR/Cas9 gali būti panaudotas įvairių ligų gydymui, tačiau pirminiu taikiniu bus monogenetinės ligos, kurios sukelia pokyčius viename gene, tarp jų ir kraujo.
Moksliniuose straipsniuose aprašyta aibė perspektyvių CRISPR/Cas9 panaudojimo būdų medicinoje. Vis dėlto vaisių dar reikės palaukti. Pirmiausiai turi būti pradėti klinikiniai bandymai, o praktika rodo, kad nuo atradimų laboratorijose iki praktinio technologijų pritaikymo gali praeiti ir keliolika metų.
O žemės ūkyje genomo redagavimo įrankio potencialą pamatysime kur kas greičiau.
„CRISPR/Cas9 leidžia kurti naujas augalų veisles, kurios būtų atsparios šalčiui, sausrai. Tokiu būdu atsirastų galimybė žemės ūkiui vystytis tose vietose, kur nepalankios sąlygos“, – kalbėjo V.Šikšnys.
Žemės ūkio industrijoje dirbančiai įmonei „DuPont Pioneer“ VU Biotechnologijos institutas pernai neterminuotam laikui už neatskleistą pinigų sumą pardavė technologijos naudojimo licenciją. Pasak V.Šikšnio, „DuPont Pioneer“ palaikė ir ilgalaikį mokslinių tyrimų kontraktą ir sudarė geras sąlygas technologiją vystyti toliau.
Ateityje V.Šikšnys stengsis išvystyti įrankį taip, kad jį būtų galima pritaikyti ir specifiniams tyrimams, taip pat ieškos ir kitų bakterijų apsaugos sistemų.
„Mokslo įdomumas ir yra tas, kad niekada nežinai, kuo tyrimai pasibaigs. Mes irgi pradėjome tyrinėti bakterijų apsaugos sistemas ir tik sužinoję, kaip jos veikia, supratome, kad tai galima pritaikyti kitiems dalykams. Tyrinėdamas įvairius gamtoje esančius reiškinius gali surasti netikėtų taikymų, kuriuos prognozuoti labai sunku“, – sakė V.Šikšnys
Kiaulių organai – žmonėms
V.Šikšnio komandos sukurtas genomo redagavimo įrankis yra alternatyva iki šiol klonavimui naudotam restrikcijos endonukleazės metodui, tad dar labiau paspartins proveržį klonavimo srityje.
Kinijoje ir Pietų Korėjoje dirbančios įmonės jau dabar komerciniais tikslais klonuoja šunis ir išveda egzotines gyvūnų veisles.
V.Šikšnys atkreipia dėmesį, kad CRISPR/Cas9 pritaikymo sritis bus kur kas platesnė, nei egzotinių gyvūnų veislių išvedimas.
„CRISPR/Cas9 technologija taikoma pakeičiant gyvulių, pavyzdžiui, kiaulių genomą, taip, kad jų organai tiktų žmonėms. Yra akivaizdi organų transplantacijos problema, sunku rasti donorus, dažnai organai nesutampa. Jei būtų galima panaudoti kiaulės organus kaip transplantavimo organus žmonėms, tai būtų idealu. CRISPR/Cas9 technologijos pagalba bandoma išvesti kiaulių veisles, kurios tiktų transplantacijai žmoguje“, – sakė mokslininkas.
Kartu su naujais atradimais ir galimybėmis kyla daug etinių klausimų. Pasak V.Šikšnio, norėdami jas apibrėžti ir įvardinti garsiausi genų inžinerijos srities mokslininkai susirinks konferencijoje.
„Nemanau, kad peržengsime ribą ir pradėsime klonuoti žmones ar daryti mutantus. Bet ši technologija gali padėti žmonėms, kurie turi paveldimas genetines ligas, ir gali padėti ištaisyti DNR klaidas ir palengvinti jiems gyvenimą – čia yra pagrindinis taikinys“, – sakė V.Šikšnys.
