Nadaljevanje zgodbe o gensko spremenjenih dvojčicah in zakaj ju ne bi smeli dobiti

Še vedno močno odmeva novica o gensko spremenjenih dvojčicah, ki je odjeknila sredi tedna. V prvih poročilih ni bilo jasno, ali se je poseg resnično zgodil, kakor so kitajski znanstveniki trdili, sedaj pa se to potrjuje. Ni Kitajskem sta se rodili dvojčici, ko so jima s tehnologijo CRISPR pohabili gen ccr5, ki kodira protein CCR5, zaradi česar bi morali biti odporni na HIV. A zgodba je bistveno bolj zapletena.

Gensko modifikacijo so izvedli s tehniko CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats). S to kratico označujemo kratke segmente DNK, ki ji vsebujejo bakterije in arheje kot ostanke virusov, ki so jih v preteklosti okužili. Tako si prokariontske celice zapomnijo vsiljivce in jih ob morebitni novi okužbi laže uničijo. V praksi ima na primer celica zapis ABACADAEAFA, kjer je A ponavljajoč del DNK (nekaj nukleotidov), B-F pa so različni nukleotidi. Najprej funkcije teh ponavljajočih odsekov niso poznali, kasneje pa so ugotovili, da gre za imunski sistem. Kadar bakterije preživi okužbo, razkosa DNK virusa in ga vgradi v svoj DNK.

Tu vstopi v igro encim encim Cas9, prepoznava zaporedja CRISPR in cepi DNK na mestih, ki imajo CRISPR-ju komplementarne zapise. To je pomembno, saj s tem Cas9 postane ubijalec po naročilu. Encim Cas9 vsebuje RNK, ki ustreza zapisu CRISPR. Ko potuje po celici in naleti na DNK, ki sede na to RNK, jo razkosa in uniči. Tako Cas9 selektivno uničuje virusno DNK.

In leta 2012 je Jennifer Doudna razmišljala, ali bi to funkcijo lahko uporabili v svoj prid. Če bi RNK v Cas9 spremenili, bi encim spremenili tako, da bi uničeval kakšno drugo DNK. Če bi na primer tako označili okvarjen gen, bi Cas9 poiskal ta del človeške DNK in jo uničil, s čimer bi nas ubranil pred kakšno gensko boleznijo. Obstajajo namreč orodja, ki na mesto uničene DNK zapišejo novo kopijo. Če je ta popravljena, smo ozdravili bolezen. Izumili so izjemno orodje za gensko manipulacijo, ki je bistveno natančnejše od dotedanjih. CRISPR se že uporablja na številnih primitivnih živalih, pa tudi na miškah in podganah so že ozdravili hemofilijo.

In sedaj je He Jiankui eksperimentiral na ljudeh. Podrobnosti poizkusov je pojasnil v korektnem predavanju (prepis, prosojnice), kjer je razkril več o provenienci dvojčic Lulu in Nane. Zgodba se začne z genom ccr5, ki kodira protein CCR5, ki ga najdemo na zunanji membrani belih krvničk (celic T, makrofagov, dendritičnih celic in drugih). Na tretjem kromosomu na mestu 21 je gen ccr5, ki ima pri nekaterih ljudeh mutacijo ∆32 - to pomeni, da je izbrisanih 32 baznih parov. Ta mutacija poskrbi, da se protein ne more pravilno prevesti, saj se gen predčasno konča. Aminokisline, ki sestavljajo proteine, kodirajo tričrkovna zaporedja. Če izbrišemo bazne pare, katerih število ni večkratnik števila tri, so vsi nadaljnji proteini napačni, ker smo zamaknili bralni okvir. Omenjena mutacija je sorazmerno pogosta in zagotavlja zaščite pred HIV-om, saj virus uporabi prav CCR5 za vstop v celice imunskega sistema. Obstajajo tudi sevi, ki ne potrebujejo CCR5, temveč CXCR4 (nek drugi protein). Posamezniki, ki imajo na obeh parih kromosomov to mutacijo, so odporni na HIV-1. Mutacija je v Evropi sorazmerno pogosta (10 % prebivalstva jo ima na enem alelu, zato niso imuni, saj imajo še vedno delujoč CCR5, 1 % pa na obeh, zaradi česar so imuni).

Mutacija tega gena se je zgodila pred okoli nekaj sto ali nekaj tisoč leti enkrat samkrat, a se je razširila med populacijo zaradi koristnosti. To pomeni, da ima še nekatere druge učinke, ne le zaščito pred nekaj sevi HIV-a (HIV smo ljudje dobili šele v 20. stoletju od šimpanzov). Selekcijski pritisk, ki je poskrbel za razmah tega gena, je torej drugačnega vzroka. Kuga in črne koze naj bi bistveno manj kosili med prebivalstvom s to mutacijo. Zanimivo je, da je ta mutacija pogosta v Evropi, a zelo redka v Aziji, na Bližnjem vzhodu in v Ameriki. To izpričuje, da se je zgodila sorazmerno pozno - pred nekaj sto ali tisoč leti. Ima pa ta mutacija tudi nekaj negativnih učinkov, saj naj bi bila povezana z večjo možnostjo okužb po vnetnih procesih, večjo dovzetnostjo za klopni encefalitis in virus Zahodnega Nila. Mutacija ima torej različen vpliv, odvisno od gostitelja in virusa - včasih škoduje, včasih koristi.

Vrnimo se k dvojčicama. Kitajski znanstveniki so uporabili metodo, ki je preizkušena na opicah. Z metodo so obdelali več embriov, na koncu pa so se odločili za dva. Dobili smo Lulu in Nano. Nobena nima klasične mutacije ∆32, temveč v naravi in v laboratoriju še nepreizkušene. Ne vemo, kako bodo vplivali na njiju! Lulu ima delecijo 15 baznih parov, torej ji manjka 5 aminokislin, sicer pa je protein enak. Kaže, da je heterozigotna, torej da je drugi alel normalen. Nana ima ponekod delecijo 4 baznih parov, torej je bralni okvir premaknjen in protein defekten, drugod pa insercijo 1 baznega para, kar da podoben efekt. Takšnih mutacij še niso preverjali, zato vpliv na zdravje ni poznan. V resnici sploh ni jasno, ali je Lulu odporna na HIV-1 - verjetno ni. Nana pa ima več različnih modifikacij, kar kaže, da ima lahko tudi nemodificirane celice. Torej je Nana morebiti povsem enako občutljiva na HIV, le da so se znanstveniki igrali z njenim DNK. To priča, da je bil prvobitni namen eksperimentirati in ne zaščititi dvojčic pred HIV-om.

Druga nevarnost, ki obstaja s CRISPR, so spremembe še drugod (off target effects). Znanstveniki so sekvencirali le 80-90 odstotkov genoma dvojčic. Možno je, da so dodatni defekti drugod. V preiskanem delu DNK so našli enega, a ker ni v bližini nobenega gena, so projekt nadaljevali (večina DNK ne kodira genov, temveč nima znane funkcije). Če vse skupaj strnemo: za zdaj ni dokazov, da sta dvojčici res zaščiteni pred HIV-om in nimamo pojma o vplivu konkretnih mutacij na zdravje. Če zelo poenostavimo, se je He igral boga, ne da bi imel res utemeljen razlog.

Vse skupaj ima zelo grenak priokus, ker je etičnost študije od začetka vprašljiva. He trdi, da je pridobil vsa potrebna soglasja staršev. Pred eksperimenti ni dobil nobenega dovoljenja etičnega odbora, ki je v takih primerih potrebno. Pravi, da so obrazec o informiranem soglasju staršev prebrali kakšnih štiri ljudje, ki so ga ocenili kot zadostnega. Na začetku je raziskavo financirala univerza, kasneje pa kar sam iz svoje plače in iz start-upa. Namenoma je izbral otroke, kjer je eden izmed staršev HIV-pozitiven, drugi pa ne. Obstaja še sedem parov, ki imajo prav tako pripravljene zarodke, a so raziskave ustavljene.

Raziskava je ušla v javnost, še preden bi bil pripravljen, recenziran (peer review) in objavljen znanstveni članek. Po neuradnih podatkih v konkretni kitajski raziskavi poteka še druga nosečnost (zaenkrat kemično), torej je na poti še vsaj en gensko spremenjen otrok. Že rojeni dvojčici bodo spremljali 18 let, če bosta dovolili, pa tudi kasneje.

V znanstveni srenji je širok konsenz, da je CRISPR prihodnost, a da še ni primeren za uporabo na ljudeh. Morebiti bi se tolerirala uporaba na terminalno bolnih z genskimi boleznimi in na zarodkih, ki bodo odmrli, zagotovo pa ne na donošenih. Kitajske oblasti so Heju prepovedale nadaljevanje raziskav. V ZDA je trenutno prepovedano financiranje kakršnikoli raziskav, ki vključujejo spreminjanje genoma človeških zarodkov, podobno velja tudi v EU. Toda svet je velik - vedno bodo obstajala države z manj strogo zakonodajo in raziskovalci lahko v skrajnem primeru prebegnejo tja. Znanost pač vztrajno ruši meje, ki so se še nedavno zdele večne. Svet ne bo nikoli več, kakršen je bil.