Adio, boli? Descoperirea miraculoasă a unui chimist din California, care poate „rescrie” ADN-ul uman cu o precizie fără precedent

Chimistului californian David Liu i s-a interzis să intre în cazinoul hotelului MGM Grand, din Las Vegas, când avea 29 de ani. Câștiga prea mulți bani, prin pariuri de succes la masa de blackjack – jocul de cărți în care câştigă cel care face numărul 21 sau un scor cât mai apropiat, dar fără a depăşi 21.

Cum de reuşea să câştige mereu? Prin „matematica simplă”, după cum spunea el însuşi, într-un interviu pe care l-a acordat revistei Universităţii Harvard, din Statele Unite, al cărei cursant era.

Astăzi, Liu este unul dintre cei mai performanţi oameni de știință de pe planetă. Și tocmai a descoperit o nouă tehnică de modificare a informațiilor genetice ale ființelor vii, cu o precizie fără precedent.

A rescris „manualul de instrucţiuni” al celulelor

Celulele umane funcţionează după un fel de „manual de instrucțiuni” scris cu patru litere (ATTGCTGAA …), dispus pe doi metri de ADN, pliat într-un mod uimitor. Instrumentele de editare genetică – precum tehnica CRISPR, care a revoluționat laboratoarele lumii începând cu 2012- sunt capabile să caute o secvență specifică de litere și să o taie cu un fel de foarfece moleculare, introducând noi informații ca și cum ar fi un procesor de texte.

Problema este că, de multe ori, operația eșuează și sunt generate mutații nedorite. Ca urmare, cele mai multe 75.000 de variante genetice umane asociate cu boli nu pot fi corectate în prezent în laborator, conform calculelor efectuate de echipa Liu.

O tehnică revoluţionară, care poate salva vieţi

Însă metoda utilizată mai nou de oamenii lui Liu („prime editing”) poate repara 89% din defectele genetice provocatoare de boli!

Tehnica, numită „prime editing” este „elegantă și fascinantă”, potrivit geneticianului Lluís Montoliu, de la Centrul Național de Biotehnologie din Madrid.

„Ne confruntăm cu o propunere perturbatoare, ceva nou, care nu a existat și ne va obliga să revizuim posibilitățile terapeutice derivate din editarea genetică”, afirmă specialistul spaniol.

Echipa lui Liu a publicat luni, în celebra revistă „Nature„, rezultatele a 175 de experimente pe celule umane din laborator, inclusiv corectarea cauzelor genetice ale tulburărilor precum anemia celulelor sau boala Tay-Sachs.

Ce presupune metoda CRISPR

Într-o celulă, instrucțiunile conținute în ADN sunt traduse într-un alt limbaj, ARN, ca o etapă intermediară pentru a direcționa fabricarea proteinelor, de exemplu hemoglobina care transportă oxigen în sânge sau anticorpii care apără organismul de atacul viruşilor şi al bacteriilor.

În tehnica CRISPR obișnuită, oamenii de știință proiectează o moleculă de ARN complementară secvenței de ADN pe care doresc să o modifice și adaugă o proteină Cas9, care acționează ca foarfeca. Această mașină moleculară este capabilă să găsească întinderea dorită de ADN și să o taie, adăugând, dacă este necesar, un alt fragment de ADN cu informații noi sintetizate de oamenii de știință.

Ce e diferit în metoda lui David Liu

Dar strategia lui David Liu este diferită. Californianul, explică Lluís Montoliu, a inventat „o nouă proteină himerică”, care folosește o variantă a „foarfecelor” proteinei Cas9 capabilă să taie doar unul dintre cele două lanțuri ale structurii ADN-ului, evitând astfel mutațiile nedorite.

Pentru a-și orienta mașina moleculară către un loc specific în genom, Liu folosește un ghid ARN și „nimic mai puțin decât o transcriptază inversă, o proteină pe care virușii o folosesc în primul rând pentru a-și copia ARN-ul în ADN, inversând fluxul canonic de informații genetice, acea parte a ADN-ului ce este copiată în ARN, pentru a ajunge să devină o proteină ”, detaliază Montoliu, citat de cotidianul internaţional de limbă castellană, El Pais.

„Ghidul ARN în acest caz se extinde și are un capăt nou, mai lung, care este utilizat ca șablon de transcriptază inversă pentru a copia ADN-ul nou cu secvența corectă, cu mutația corectată”, adaugă cercetătorul. Concret, prin tehnica „prime editing”, se pot scrie noi informații genetice direct în genom, în locul celor care sunt sursă cauzatoare de boli.

Liber la teste!

„Este nevoie de mult mai multe cercetări într-o mare varietate de tipuri de celule și organisme pentru a înțelege mai bine prime editing și pentru a perfecționa această tehnică a noastră”, recunoaşte echipa Liu, în articolul din revista Nature.

Montoliu este, de asemenea, precaut, așteptând ca alte laboratoare din lume să testeze noul instrument. „Acesta va fi testul celor nouă care ne vor spune dacă această procedură inovatoare de editare a genomilor va avea posibilități și un traseu terapeutic sau dacă va rămâne ca una dintre zecile de propuneri cu variante alternative de CRISPR pe care le cunoaștem în fiecare săptămână”, declară Lluís Montoliu.

Primii doi copii născuţi în China cu genom modificat

Anul trecut, primii doi bebeluși al căror genom a fost modificat pentru a fi imun la virusul SIDA s-au născut în China. Acest progres realizat de controversatul om de știință He Jiankui a fost primit cu îngrijorare de comunitatea științifică, deoarece tehnica de editare genetică CRISPR nu este încă perfectă și poate genera mutații nedorite în alte părți ale genomului.

Dar echipa lui David Liu a demonstrat în liniile de celule de laborator că prime editing generează mai puține erori de editare în locurile vizate, deși nu a analizat dacă există erori în afara locului din ADN în care se intervine, avertizează Hilary Sheppard, biolog molecular la Universitatea din Auckland (Australia), în grupajul de opinii ştiinţifice culese de Science Media Center.

„Aceasta este o dezvoltare fascinantă, care ar putea rezolva unele dintre problemele actuale ale editării genetice, deși există încă timp pentru a demonstra că poate corecta erorile în tipul de celule așteptate și în contextele clinice specifice”, explică cercetătorul australian.