Нет никаких сомнений в том, что с момента своего создания система редактирования генов CRISPR-Cas9 стала революционной в исследовательской лаборатории. Поскольку в генетической последовательности человека есть некоторые очень небольшие ошибки, которые приводят к серьезным и смертельным заболеваниям, исследователи уже давно ищут эффективные способы исправления этих ошибок. Но изменение генома является сложной задачей и сопряжено с рисками.
В методе редактирования генома CRISPR ученые могут нацелиться на определенную короткую последовательность ДНК с помощью фермента под названием Cas9, который может разрезать геномную ДНК. Инструмент предназначен для выборочного определения целевой последовательности, но система не защищена от ошибок. Могут произойти некоторые непреднамеренные сокращения, и вероятность этого может зависеть от нескольких факторов, в том числе от того, какая последовательность используется. Существуют также вычислительные инструменты, которые призваны помочь исследователям выбрать последовательности, которые не приведут к нецелевым или непреднамеренным эффектам или, по крайней мере, минимизируют этот шанс. Существуют также некоторые экспериментальные методы, которые могут снизить риск. Эта специфичность будет иметь решающее значение, если CRISPR-Cas9 будет широко использоваться в клинике с пациентами.
Однако новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показало, что инструмент CRISPR-Cas9 может быть менее эксклюзивным, чем хотелось бы, и что могут быть допущены непреднамеренные ошибки, которые затем передаются потомству. CRISPR может быть очень полезен для модификации геномов микробов, животных или растений, но авторы исследования предположили, что следует проявлять максимальную осторожность, если CRISPR будет применяться к пациентам.
Существует несколько ограниченных случаев, когда CRISPR использовался для лечения людей. В Соединенных Штатах лечение получило небольшое число взрослых пациентов с серповидноклеточной анемией (как описано в видео ниже). Из того, что мы знаем до сих пор, это было безопасно и эффективно. Однако, когда ученый из Китая заявил, что изменил геномы человеческих эмбрионов, которые были позже доставлены, это было сделано под завесой тайны, и мало что известно о результатах этих экспериментов.
В этом исследовании исследователи использовали общую исследовательскую модель, рыбу-зебру, для изучения влияния CRISPR-Cas9 на протяжении двух поколений. Поскольку у рыбок-зебр много общих с людьми генов и биологических процессов, считается, что они имитируют то, что можно увидеть у других организмов, включая людей.
Исследователи оценили геномы более 1000 рыбок-зебр из двух поколений и выявили неожиданные мутации. Были также различные виды мутаций. В некоторых случаях отредактированные фрагменты ДНК были намного больше, чем хотелось бы. В других случаях геномные мутации возникали в непреднамеренных местах. Эти ошибки были замечены как у рыбок-зебр, которых лечили CRISPR, так и у их потомства.
«Важно знать, что эти неожиданные мутации передаются по наследству, поскольку они могут иметь долгосрочные последствия для будущих поколений. Но это может произойти только в том случае, если вы измените геном эмбрионов или половых клеток», — отметила Ида Хойер, доктор философии Уппсальского университета.
В случае серповидноклеточных пациентов, которые являются взрослыми, их зародышевые клетки не были нацелены, и можно было бы предположить, что вероятность того, что они будут затронуты, невелика. Это также относится и к другим тканям, которые могут быть нацелены на взрослых с CRISPR. Хотя эти приложения теоретически не представляли бы опасности для будущих поколений, исследователи отметили, что по-прежнему рекомендуется соблюдать осторожность.
«CRISPR-Cas9 может быть удивительно ценным инструментом в здравоохранении. Но нам нужно свести к минимуму риск нежелательных эффектов, и мы можем сделать это, тщательно проверив модифицированные клетки с помощью новейших технологий секвенирования ДНК», — сказал Адам Амур, доцент Университета Уппсалы.
