Ce este CRISPR si cum ar putea sa vindece cancerul

CRISPR inseamna „Scurte Repetitii Palindrom Intercalate in Mod Regulat” sau „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”, o tehnologie ce le permite cercetatorilor sa vada ce gene sunt exprimate in ADN si sa stearga sau sa adauge o serie de caracteristici.

CUPRINS:

1. Ce este CRISPR?
2. Cum se poate folosi tehnologia CRISPR?
3. CRISPR si cancerul
4. Ce limitari are tehnologia CRISPR?
5. Controverse legate de tehnologia CRISPR

Ce este CRISPR?

CRISPR este o tehnologie ce permite identificarea unei secvente genetice dintr-un de cod ADN, o poate bloca si poate face o taiere de precizie. Mai exact, permita sa fie mutate o serie de gene, modificand ADN-ul. Este poate cea mai importanta descoperire in domeniul biomedical si al biotehnologiei din ultima perioada. Pentru ca oamenii de stiinta o pot regla pentru a viza orice secventa genetica, o pot folosi pentru a opri unele gene sau pentru a le inlocui cu versiuni noi. Versiunea CRISPR-Cas9 include proteina Cas9 ce taie anumite zone specifice din ADN pentru a intrerupe mutatiile. Tehnica aceasta noua este numita „prime editing”.

La fel ca oamenii, bacteriile au nevoie de un sistem imunitar. Aceste „Scurte Repetitii Palindrom Intercalate in Mod Regulat” sunt o secventa genetica naturala, nativa pentru sistemele imunitare ale anumitor bacterii. Cand un virus invadeaza bacteriile pentru prima data, secventa CRISPR le permite bacteriilor „sa-si aminteasca” de virus. Daca virusul ataca din nou, matricea aceasta produce segmente de ARN pentru a viza virusul, precum si o enzima cunoscuta sub numele de Cas9 pentru a taia ADN-ul viral.

Cu aceste sisteme, cercetatorii pot modifica permanent genele din celulele vii si organisme si, in viitor, pot face posibila corectarea mutatiilor in locatii precise din genomul uman, pentru a trata cauzele genetice ale bolii.

Cum se poate folosi tehnologia CRISPR?

Tehnica este deja explorata pentru un numar mare de aplicatii, de la agricultura pana la sanatate. Ar putea deschide calea catre dezvoltarea de noi tratamente pentru tulburarile metabolice rare si bolile genetice. Tehnologia este, de asemenea, investigata pentru terapia genica. O astfel de terapie are ca scop introducerea genelor normale in celulele persoanelor care sufera de tulburari genetice, cum ar fi fibroza chistica, hemofilia sau sindromul Tay Sachs.

Studii privind aceasta tehnologie

Exista, de asemenea, studii clinice ce testeaza tehnica aceasta pentru a trata mai multe tipuri de boli si tulburari. De exemplu, la Universitatea din Pennsylvania, cercetatorii testeaza tehnologia aceasta pentru a trata mielomul multiplu, un cancer al sangelui si maduvei osoase.

Conform unui studiu realizat in cadrul Universitatii din Pennsylvania, celulele imune editate genetic pot persista, se pot dezvolta si pot functiona mai multe luni dupa transfer la pacientii cu cancer. S-au colectat celule T ale pacientilor si s-a folosit editarea CRISPR/Cas9 pentru a modifica trei gene. Este prima confirmare a capacitatii tehnologiei CRISPR/Cas9 de a viza mai multe gene in acelasi timp la om si ilustreaza potentialul acestei tehnologii de a trata multe boli care anterior nu au putut fi tratate sau vindecate.

Un alt studiu realizat in cadrul John Hopkins Medicine arata ca sectionarea genelorCRISPR poate fi folosita pentru a colecta informatii despre secventa, pentru a ghida tratamentul pentru pacientii cu cancer. O alta cercetare realizata la Hubrecht Institute, prezinta CRISPR-HOT, un nou instrument pentru a eticheta genele si celulele specifice. Cercetatorii anticipeaza ca tehnica aceasta CRISPR-HOT poate fi utila pentru a studia, sorta si diferentia celulele.

CRISPR si cancerul

Prin tehnologia CRISPR, in paralel cu secventializarea genetica pe scara larga a tumorilor, oamenii de stiinta pot studia modul in care apar modificari genetice in cazul de tumori specifice. Multi cercetatori utilizeaza acum tehnologia aceasta de editare a genomului pentru a imbunatati intelegerea biologiei cancerului. CRISPR le permite oamenilor de stiinta sa editeze secventele genetice intr-un mod foarte specific si eficient, cum ar fi identificarea mutatiilor specifice, taierea sau supraexprimarea genelor de interes sau adaugarea secventelor mari pentru a schimba functia acelei gene.

Prin tehnici de inginerie genetica, oamenii de stiinta pot modifica proprii receptori ai celulelor T pentru a exprima antigena CAR ce recunoaste celulele canceroase la pacient. Odata proiectate in laborator, medicii pot transplanta celulele CAR-T modificate inapoi la pacient, prin care pot ataca celulele canceroase. Deoarece aceasta tehnologie este cunoscuta pentru precizia sa in editarea genomului, cercetatorii au testat aplicarea sa in editarea celulelor T. Un studiu a descoperit ca celulele T CAR concepute de CRISPR sunt mai puternice impotriva tumorilor, fiind un instrument promitator pentru viitoarele terapii privind celulele canceroase.

CRISPR-Cas9 s-a dovedit a fi un instrument puternic in studierea biologiei cancerului.

Cercetatorii din cadrul Universitatii Pennsylvania au studiat genele unor celule imunitare si le-au modificat pentru a fi mai eficiente in a identifica si distruge celulele canceroase. S-au eliminat 3 gene din aceste celule – ce afectau lupta impotriva celulelor canceroase. Acestea au fost modificate prin terapia CRISPR si reintroduse in organism. Sigur ca e nevoie de studii suplimentare, pe grupuri mari de pacienti, pentru a putea studia eficienta unei astfel de terapii, dar rezultatele sunt promitatoare.

Distrugerea celulelor canceroase

Exista o multime de tipuri de cancer si toate sunt legate de probleme ale unor gene. O mare parte din cercetarile de pana acum se concentreaza pe imunoterapie, care vizeaza sistemul imunitar al corpului pentru a lupta impotriva cancerului. Unii oameni de stiinta au folosit CRISPR pentru a supraincarca celulele T ale sistemului imunitar. In testele de laborator, cercetatorii CRISPR au editat celule T, astfel incat sa recunoasca tumora. Celulele T editate pot distruge astfel celulele canceroase.

Ce limitari are tehnologia aceasta?

CRISPR/Cas este un instrument extrem de puternic, dar are limitari importante. Este dificil de livrat materialul CRISPR/Cas catre celulele mature in numar mare, ceea ce ramane o problema pentru multe aplicatii clinice. De asemenea, nu este 100% eficient. CRISPR este eficient, dar nu este perfect. Exista riscul ca acesta sa poata edita accidental ADN-ul similar care nu este tinta activitatii.

Controverse legate de tehnologie

Tehnologia CRISPR poate avea si alte aplicatii, dar mai controversate, din cauza unor implicatii etice. De exemplu, in corectarea unor defecte genetice ale umbrionilor aparute in urma FIV, s-ar putea crea modificari care ar fi transmise generatiei urmatoare. De asemenea, terapiile derivate din aceasta tehnologie sunt dezvoltate pentru o gama larga de boli, dar este posibil ca primele medicamente care sa apara pe piata sa fie pentru boli rare. Judecand dupa costurile existente pentru medicamente  de acest tip, e de asteptat ca medicamentele si terapiile derivateCRISPR sa fie foarte scumpe.

Referinte:

(1) http://www.crisprtx.com/
(2) https://www.editasmedicine.com/crispr-gene-editing/
(3) https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200224111330.htm
(4) https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200206144845.htm