TECH-tionary: CRISPR11 min read

De Monica Georgescu 29.10.2019, ultima actualizare: 19.03.2020

CRISPR (pronunțat /ˈkrɪspər/) este o tehnologie care poate fi folosită pentru a edita ADN-ul, „materialul” care stă la baza tuturor ființelor vii.

Imaginați-vă un viitor în care bolile genetice sunt de domeniul trecutului, în care părinții pot alege nu doar sexul viitorului lor copii, ci și culoarea părului sau a ochilor. Imaginați-vă un viitor în care animalele de companie ar putea trăi la fel de mult ca noi, sau în care foametea va fi eradicată global prin crearea unor culturi agricole mai rezistente sau mai productive. Tehnologia CRISPR poate face toate aceste lucruri și multe altele.

Practic, vorbim despre un instrument cu posibilități nelimitate, a cărui valoare și utilitate va fi demonstrată în anii ce vor urma. Acesta este motivul pentru care ați auzit frecvent de CRISPR, de posibilitățile și promisiunile sale – dar și despre problemele de ordin etic și moral pe care aceasta tehnologie le ridică. Dar ce este tehnologia CRISPR și cum funcționează?

CRISPR este, la bază, sistemul imunitar adaptativ al unor bacterii. În anii 80, cercetătorii din Japonia au observat pentru prima dată că anumite specii de bacterii se protejează de „invadatori” (virusuri bacteriofage) editându-și propriul ADN pentru a dobândi imunitate.

Un șirag de mărgele și o foarfecă moleculară

Sintagma din spatele acronimului CRISPR (Clustered Regularly-Interspaced Short Palindromic Repeats) ar putea fi tradusă în română prin „grupuri de repetări scurte palindromice interspațiate sistematic”.

Practic, CRISPR este o serie de secvențe ADN scurte și repetitive, ca niște mărgele identice așezate pe un șnur. Acum, imaginați-vă că între fiecare două mărgelele identice se află o mărgică unică, diferită. La bacterii, acele mărgele diferite sunt secvențe ADN „furate” de la diferite virusuri care au încercat să atace bacteria. Încorporând secvențe din ADN-ul bacterian în propriul ADN, bacteriile obțin imunitate la acele virusuri.

Însă, pentru că sistemul prin care ADN-ul este modificat să funcționeze, este nevoie și de o „foarfecă”. Cercetătorii au observat că, lângă secvențele repetitive de ADN (CRISPR) se află întotdeauna niște gene speciale. Acestea au primit denumirea de Cas (CRISPR-associated genes). Fiecare specie bacteriană poate avea una sau mai multe gene Cas. Aceste gene Cas sunt de fapt cele care fac partea de tăiere și editare a ADN-ului.

Atunci când sunt activate, genele Cas produc niște proteine specifice, care acționează ca o foarfecă la nivel molecular, tăind ADN-ul. Practic, sistemul prin care ADN-ul este editat nu poate funcționa fără genele Cas. Din acest motiv, întregul instrument de editare genomică a primit numele CRISPR-Cas.

Descoperirea acestui mecanism prin care bacteriile își editează propriul ADN a fost – fără nicio surpriză – de mare interes pentru oamenii de știință din întreaga lume. Cercetările asupra sistemului CRISPR-Cas au continuat timp de aproape 20 de ani, în paralel, în laboratoare din întreaga lume. Scopul cercetărilor a fost de a adapta acest „instrument” pentru a putea edita cu precizie genomul tuturor celulelor – vegetale, animale și chiar genomului uman.

Sistemul CRISPR-Cas9

În acest moment, cele mai multe discuții despre tehnologia CRISPR se referă la sistemul bazat pe variația de gene CRISRP-Cas9. Asta pentru că cercetările ultimilor ani s-au concentrat pe adaptarea și perfecționarea sistemului CRISPR al bacteriei Streptococcus pyogenes. Această bacterie are o singură genă asociată sistemului său CRISPR– Cas9. La acest moment, sistemul CRISPR-Cas9 este considerat cel mai precis, simplu și eficient instrument creat pentru a edita ADN-ul celular.

Tehnologia CRISPR-Cas9 funcționează similar funcției de „căutare” dintr-un document Word. Instrumentul este programat să găsească o anumită secvență de ADN (un cuvânt). Atunci când îl găsește, el poate să-l taie de tot sau să-l înlocuiască cu un cuvânt nou, ales de editor – cel puțin teoretic.

Posibilități și limitări

Sistemul de editare genomică CRISPR-Cas9 are deja o serie de aplicații practice, de la exerciții de modificare a genomului unor plante și încercări de a elimina mutațiile genetice care cauzează boli la șoareci și șobolani, până la modificarea ADN-ului țânțarilor, pentru ca aceștia să nu mai poată transmite malaria.

În urmă cu un an, în noiembrie 2018, omul de știință chinez He Jiankui a anunțat că a folosit tehnologia CRISPR-Cas9 pentru a edita în premieră ADN-ul embrionar al unor copii gemeni, modificând o genă care îi predispunea la infecția cu HIV. Tatăl copiilor era seropozitiv, iar mama sănătoasă. Vestea a creat multă rumoare în presă, dar și în rândul autorităților – chineze și internaționale –, care au condamnat gestul.

Unul din motivele pentru care gestul cercetătorului chinez a fost condamnabil a fost că, la acel moment, tehnologia CRISPR nu avea precizie chirurgicală. Altfel spus: tehnologia permitea tăieturi moleculare precise, dar funcția de editare, de „coasere” a ADN-ului nu era încă pusă la punct. În multe situații, ADN-ul „se repara” singur, completând cu o secvență „la nimereală” ruptura. Această reparație la nimereală putea introduce noi defecte genetice. Altfel spus, nu puteai să alegi cu ce culoare de ață coseai ruptura, rezultatul final putând fi, în anumite situații, mai urât decât dacă ai fi ales să nu faci reparația.

Recent însă, oamenii de știință au anunțat că au reușit să rafineze sistemul de editare al CRISPR-Cas9, îmbunătățind opțiunile reale de „editare genomică” – procedeul care urmează după ce ADN-ul este tăiat de proteina Cas9. Acum, este posibil să rescrii cu precizie codul genetic la locul rupturii, alegând cu precizie secvențele de nucleotide (literele din codul ADN).

Asta înseamnă că viitorul tehnologiei CRISPR ascunde un potențial cu adevărat nelimitat, ce urmează a fi explorat, pas cu pas, în anii ce vor urma.

Într-o lume atât de dinamică precum cea a tehnogiei și științei, idei și concepte noi apar de la o zi la alta și ajung în limbajul curent, uneori înainte de a fi bine înțelese. TECH-tionary este rubrica prin care Mindcraft Stories își propune să explice, pe scurt, termeni de tehnologie intrați în vorbirea de zi cu zi, a căror înțelegere este importantă pentru decodarea prezentului și viitorului.  

SĂNĂTATE|SOLUȚII

Realitatea virtuală oferă soluții pentru ameliorarea autismului

De
Terapia prin VR este folosită de specialiști încă de la mijlocul anilor 1990. În România, însă, de-abia a fost introdusă, la scară restrânsă, de echipa celor de la Autism Voice. 
SĂNĂTATE|OVERVIEW

Ambrozia, buruiana invazivă care te poate îmbolnăvi de astm

De
Sezonul alergiei la ambrozie începe, de obicei, la mijlocul lunii iulie și durează până la jumătatea lui octombrie. Aproape 500.000 de români sunt afectați de cea mai alergenă plantă de pe teritoriul țării. 
SĂNĂTATE|SOLUȚII

Inovație: aplicația care îți permite să pui întrebări direct unui medic

De
Doi antreprenori români au creat o aplicație de telemedicină care s-a dovedit esențială în timpul pandemiei pentru a înlocui căutările pe Google cu discuții cu specialiști.
SĂNĂTATE|OVERVIEW

La 100 de ani de la descoperirea vaccinului împotriva tuberculozei, România e pe podiumul UE la incidența bolii la copii

De
Albert Calmette și Camille Guérin au înregistrat primul succes în imunizarea împotriva tuberculozei în anul 1906, când, cu ajutorul unei tulpini atenuate a bacilului tuberculozei bovine, au creat un vaccin pe care l-au numit vaccinul BCG. Acesta a fost folosit pentru prima dată la oameni în anul 1921 în Franța, însă pe scară largă de-abia după cel de-al doilea război mondial și doar în SUA, Marea Britanie și Germania.