4. rész Új lehetőségek a génterápiában: a génszerkesztés

A Science című tudományos folyóirat az összes tudományágat figyelembe véve 2015-ben az „év tudományos áttörésének” választotta a génszerkesztést, azon belül is a CRISPR-Cas9 (ejtése kb. kriszper kasznájn) módszert. A módszert azóta is tökéletesítik, és jelenleg úgy néz ki, hogy a génszerkesztésben bekövetkezett fejlődés forradalmasítani fogja a genetika több ágát, így a génterápiát is.

Anélkül, hogy túlságosan is belemennék a tudományos részletekbe, a módszer egyik fő előnye a relatív egyszerűség, azaz nem kell hozzá nagy technikai bravúr, kézügyesség vagy különleges, drága felszereltség, hogy valaki, aki jártas a molekuláris genetikai labortechnikákban, végrehajtsa. A másik nagy előrelépés, amelyet a módszer hozott, hogy a genetikai módosításokat sokkal pontosabban végre lehet hajtani, mint a korábbi módszerekkel, ahol a gének sokszor véletlenszerűen épültek be a genomba, aminek nem kívánt következményei lehettek (ld. az előző fejezet). Mint minden technikai újítás, természetesen ez is hordoz veszélyeket, amely elkerülésére megfelelő új szabályok, törvények lesznek szükségesek.

A módszer alapjául szolgáló szekvenciát baktériumokban fedezték fel még 1987-ben, de csak 2012-ben jelent meg a Science-ben az első publikáció, amelyben a CRISPR-Cas9 módszert génszerkesztésre használták.

Az azóta eltelt rövid idő ellenére a módszerrel már számos génmódosított állatot, növényt, élelmiszert állítottak elő és több betegségben is bemutatták a módszer lehetséges pozitív hatásait. Így például előállítottak vele szuperizmos kutyát, húsosabb szalonnát adó sertést, hosszabb élettartalmú paradicsomot, allergénmentes mogyorót, gombás fertőzéseknek ellenálló búzát, cöliákiás betegek által is fogyasztható gluténmentes búzát, nem barnuló gombát (amit ráadásul az USA-ban már fogyasztásra is engedélyeztek), ráadásul állatokban, főleg egerekben több öröklődő és rákos betegséget is sikerült meggyógyítani a technika segítségével. Sőt a módszert, betegségek gyógyítására, már embereken is kipróbálták. Ezek közül itt most csak a módszer génterápiában való alkalmazásáról mutatok be néhány példát.

A módszerrel két típusú génmódosítást lehet végrehajtani. Az egyikben a megcélzott gént lehet inaktiválni, a másikban új géneket lehet a sejtekbe vinni. Mindkét módosításnak vannak potenciális alkalmazási területei a génterápiában.

A génkiütésben van olyan ígéretes alkalmazás, amelyet akár már a közeljövőben használhatnak is. Az egyik lehetséges alkalmazás például HIV fertőzésben van, amely az AIDS betegséghez vezet, ami egy potenciálisan halálos betegség. A HIV nevű vírus a szervezet immunsejtjeit fertőzi meg, méghozzá azokat, amelyeken kétféle molekula is előfordul, a CD4 és a CCR5. Ezeket használja a vírus a sejtekbe való bejutáshoz, azaz a fertőzéshez. A CD4 egy létfontosságú gén, a CCR5 viszont nem, amit az is mutat, hogy minden 100. emberből hiányzik mindenfajta komolyabb következmény nélkül. Sőt, a CCR5 hiányos emberek gyakorlatilag védettek a HIV fertőzéssel szemben (pontosabban a HIV leggyakoribb változatával szemben), azaz nem lesznek fertőzöttek, még akkor sem, ha HIV fertőzöttel létesítenek párkapcsolatot, vagy HIV fertőzöttől kapnak vért, így nem lesznek AIDS betegek sem.

A HIV fertőzés egyébként nem okoz azonnal AIDS betegséget, annak kialakulásához évek kellenek, sőt, ha a vírus szaporodását gátolni tudjuk, hosszú távon is meg lehet akadályozni az AIDS kialakulását. A jelenleg használt terápiának ez az alapja. Azonban ezzel a módszerrel nem lehet megszüntetni a HIV fertőzést, a gyógyszereket a fertőzötteknek egész életükben szedniük kell, amelyekkel szemben viszont idővel a vírus rezisztenciát fejleszthet ki, így hatástalanok lesznek, így terápiát kell váltani.

Azonban, bebizonyították, ha a fertőzöttekből csontvelői őssejteket izolálnak és ezekben a CCR5 gént a CRISPR-Cas9 rendszerrel kiütik, majd az így módosított sejteket visszaadják a betegnek, a HIV nem lesz képes az ezekből az őssejtekből kifejlődő immunsejteket megfertőzni. Végül a fertőzöttben a genetikailag nem módosított CCR5-t tartalmazó sejteket a HIV elpusztítja, és csak a HIV-vel szemben védett, CCR5 hiányos immunsejtek maradnak meg. Ezután, mivel a HIV nem talál olyan sejteket, amelyeket meg tudna fertőzni, gyakorlatilag eltűnik a szervezetből. Így ezzel a módszerrel elvileg meg lehet gyógyítani a HIV fertőzötteket, amit már állatkísérletekben is igazoltak.

Egy alternatív lehetőség a súlyos betegségeket okozó vírusok eltávolítására, amikor nem az emberi, hanem a vírus géneket inaktiválják a fertőzött szervezetben. Vírussal fertőzött emberi sejtekben ezt ki is próbálták a CRISPR rendszer segítségével, amivel eliminálni tudták a vírusokat a sejtekből. A HIV mellett, különböző, rákos megbetegedéseket okozó vírusoknál alkalmazták sikerrel ezt a technikát, mint a méhnyakrákra hajlamosító humán papillómavírus, a májrákot okozó hepatitis B, vagy a limfómára hajlamosító Epstein Bar vírus.

Prof.Dr.Szalai Csaba

3.rész >>>>                                                                         5. rész >>>>>

Irodalom
http://www.sciencemag.org/news/2015/12/and-science-s-2015-breakthrough-year
https://www.neb.com/tools-and-resources/feature-articles/crispr- cas9-and-targeted-genome-editing-a-new-age-in-molecular-biológia
https://hu.wikipedia.org/wiki/CRISPR
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/ cikkek / PMC4716669 /
https://www.jci.org/articles/view/92087