Az emberi embriók génszerkesztése elég rosszul sült el

A Crispr baktériumokból kölcsönzött enzimekkel működik, és elméletben képes nagyon jó pontossággal az előre kijelölt helyen elvágni a DNS-t, onnan kivágni, ami nem kell, és a helyére behelyezni a beültetni kívánt géndarabot. A felfedezése áttörést jelentett a géntechnológiában, hiszen a segítségével végre lehetőség nyílt a célzott génmódosításra. Korábban a vírusokba csomagolt, beültetendő gének többé-kevésbé véletlenszerűen épültek be a kromoszómába.

Ez azért nem jó, mert ahol elvágnak egy gént, ott a funkció is sérülhet, ami adott esetben tumorsejt kialakulásához is vezethet. Ezért a génszerkesztés felfedezése előtt praktikusan fel sem merülhetett a terápiás célú emberi génmódosítás gondolata.

A Crispr azonban ezen a területen is új korszakot teremthet, ha bizonyítani lehet, hogy a hatékonysága és a biztonságossága megfelelő. Vagyis csak ott okoz változást a genomban, és pontosan olyan változást okoz, amit akarunk. Nos, most született három olyan tanulmány, amelyek nem táplálják ezeket a reményeket, sőt.

Továbbadható beavatkozás

Az emberi embriók génszerkesztésének megítélése minden, csak nem ellentmondásoktól mentes. A kutatók egy része az eljárás bizonytalanságai mellett főként azért ellenzi, mert adott esetben a genomban létrehozott változások bekerülhetnek az ivarsejtekbe is, és így továbböröklődnek az eljövendő generációkba.

A legutóbbi három, súlyos biztonsági problémákat felvető kutatás (ez, ez és ez) egyértelműen az ellenzők érveit erősítik. Itt kell megjegyezni, hogy ezek a tanulmányok még olyan frissek, hogy nem estek át a tudományos közlést megelőző lektoráláson, hanem - ma már általános gyakorlatként - feltöltötték őket a bioRxiv preprint szerverre. Ugyanakkor a legnagyobb nevű tudományos folyóiratnak számító Nature elég jónak tartotta őket, hogy hosszú cikket írjon róluk. Emellett azt is fontos tudni, hogy itt nem reprodukciós célú génszerkesztésről volt szó, senkinek eszébe sem jutott a génszerkesztett embriót világra hozni, ez csak alapkutatás.

Hogy mit is jelentenek ezek az eredmények a humán embriók génszerkesztésének jövője szempontjából, azt az egyik kutatásban sem részt vevő Fjodor Urnov, a berkeley-i Kaliforniai Egyetem genetikusa így világította meg a Nature-nek:

Szóval totális katasztrófa az egész kutatási terület számára. Öt évvel ezelőtt módosították az első emberi embriókat laborban, de az elmúlt években csak kevés kutatócsoport kezdett ilyen kísérletekbe. Ennek oka, hogy az efféle célokat még a tudományos közösségen belül is erős gyanakvás övezi, és szinte mindenhol nagyon szigorúan szabályozzák (ami sokszor a tiltással egyenértékű a gyakorlatban).

Elvesző kromoszómák itt, átrendeződő kromoszómák ott

Az egyik mostani tanulmányt a londoni Francis Crick Intézet kutatói írták. Ebben annak a kísérletnek az eredményeiről számolnak be, amelyben génszerkesztéssel akarták módosítani az embrionális fejlődésben fontos szerepet játszó POU5F1 gént egy emberi embrióban. A 18 módosított embrióból 4-nél léptek fel jelentős nem kívánt mutációk a módosítás helye körül.

A tapasztalt génváltozások között voltak, amelyek átrendezték a DNS-szekvenciát, máshol pedig nagyon hosszú, több ezer nukleotidos szakaszok vágódtak ki véletlenül a DNS-ből. Ez sokkal hosszabb annál, mint amit a legtöbb génszerkesztési kísérletben igyekeznek kivágni.

A második kísérletet a Columbia Egyetemen végezték, ahol olyan spermiumokkal hoztak létre emberi embriókat, amelyek az EYS vakságot okozó mutációját hordozták. A génszerkesztéssel ezt a genetikai hibát próbálták kijavítani, de nagyon nem sikerült. Ehelyett az EYS gént tartalmazó kromoszómából az embriók felében jókora darabok vágódtak ki a génszerkesztés közben, sőt olyan eset is volt, amikor az egész kromoszóma elveszett.

A harmadik vizsgálat ugyanilyen eredménnyel zárult. A portlandi Oregoni Egészségtudományi Egyetem genetikusai egy másik, szívproblémákat okozó mutációt hordozó spermiummal hoztak létre embriót, majd ezt próbálták - sikertelenül - helyrehozni. Az eredmény megint csak hatalmas, véletlenül kivágódott kromoszómadarabok lettek.

A feltételezések szerint a gyakori hibák hátterében a sejt saját DNS-javító mechanizmusai állnak, amelyeket egyébként a Crispr-Cas9 is használ. Miután a molekulakomplex elhasítja - remélhetőleg - a kívánt helyen a DNS-t, a sejt javítóenzimjei befoltozzák a rést. A nem kívánt módosulások akkor következnek be, amikor ez a javítás akcióba lép.

Furcsamód, eddig inkább kisebb változásokat kerestek a génszerkesztés mellékhatásait vizsgáló kutatók, például egy-egy nukleotid pontmutációját. Az eddigi hibakereső technikák gyakran nem vették észre a hosszú kivágódott és átrendeződött szakaszokat.

Mindez nem jelenti azt, hogy az emberi embriók génszerkesztése egyszer s mindenkorra beleállt a földbe, de nagyon valószínű, hogy a terület kutatóinak  jövőben még nehezebb lesz engedélyeket és kutatási támogatást szerezniük. Ahogy meghallják majd a tudományos döntéshozók, hogy mit akarnak csinálni, a szemöldökük automatikusan felhúzódik majd.

Borítókép: Getty Images Hungary Fotós: Philadelphia Inquirer