DNA se dá upravovat jako text v počítači, tak zjednodušeně pracuje CRISPR

V roce 2012 uveřejnily dvě vědkyně – Jennifer Doudna z Kalifornské univerzity v Berkeley a Emmanuelle Charpentier z Berlína – v časopise Science přelomový článek, který změnil biologii. Popsaly v něm, jak lze systém, jímž se bakterie brání proti virům, proměnit v univerzální nástroj pro úpravu DNA. V roce 2020 za svůj objev získaly Nobelovu cenu za chemii.

Příběh CRISPRu ale nezačal jako vynález. Začal jako objev v přírodě.

Bakterie jsou neustále napadány viry, kterým se říká bakteriofágy. Aby se jim ubránily, vyvinuly si elegantní imunitní systém: když bakterie přežije virový útok, uloží si kousek DNA útočníka do svého genomu – jako fotografii pachatele do policejní kartotéky. Pokud se stejný virus objeví znovu, bakterie ho podle uloženého vzorku pozná a aktivuje speciální enzym (Cas9), který DNA vetřelce jednoduše rozstřihne. Tím je virus zneškodněn.

Doudna a Charpentierová pochopily, co tento přírodní mechanismus umožňuje: pokud dokážeme enzymu pomocí „průvodní RNA“ ukázat, jaký úsek DNA má přestřihnout, můžeme ho naprogramovat na úpravu jakékoliv DNA v jakémkoliv organismu. Včetně toho lidského.

Jak to funguje v praxi? Vědci navrhnou průvodní RNA, která přesně pasuje na cílový úsek DNA. Tato RNA se spolu s enzymem Cas9 dostane do buněk (nejčastěji pomocí upravených virů nebo lipidových nanočástic – stejné technologie, jakou využívají mRNA vakcíny). Cas9 najde v genomu určené místo a DNA přestřihne. Opravné mechanismy buňky pak gen buď vyřadí z provozu, nebo ho nahradí novou, správnou verzí.

Právě přesnost je klíčová vlastnost, která CRISPR odlišuje od starších metod genového inženýrství. Stále sice není stoprocentní – existují takzvané „off-target“ efekty, kdy Cas9 omylem přestřihne DNA na nesprávném místě – ale výzkum tento nástroj rychle zpřesňuje.

První léčba pro lidi schválená pomocí CRISPR přišla v prosinci 2023. Americký úřad FDA povolil terapii srpkovité anémie a beta-talasemie – dvou vážných dědičných onemocnění krve, která dosud vyžadovala celoživotní transfuze nebo transplantaci kostní dřeně. Terapie spočívá v tom, že se pacientovi odeberou kmenové buňky, mimo tělo se v nich opraví vadný gen a poté se vrátí zpět do těla. Výsledky klinických studií ukázaly dramatické zlepšení u naprosté většiny pacientů.

Využití CRISPRu se intenzivně zkoumá také v onkologii, v boji proti HIV i u dalších vzácných genetických a degenerativních chorob. Tempo výzkumu je ohromující – od prvního popsání principu k první schválené léčbě uběhlo pouhých jedenáct let.

Otevřené však zůstávají etické otázky. V roce 2018 čínský vědec Che Ťien-kchuej geneticky upravil dvě lidská embrya, za což byl v Číně odsouzen. Úpravy v zárodečné linii – tedy změny, které by se dědily dál – jsou mezinárodně považovány za kontroverzní. Léčba takzvaných somatických buněk (těch, jejichž úpravy se nedědí) ale jde rychle kupředu.

Příběh CRISPRu začal u bakterií. Dnes mění budoucnost medicíny. Něco takového se málokdy podaří naplánovat.

Zdroje: