Un „super-CRISPR” capabil să insereze gene întregi în ADN-ul uman deschide calea către tratamente miraculoase

Oamenii de știință au dezvoltat un nou sistem revoluționar de editare genetică capabil să integreze gene întregi în ADN-ul uman. Această descoperire ar putea, în cele din urmă, să ofere o speranță concretă pacienților care suferă de boli genetice complexe cauzate de o multitudine de mutații diferite. Până în prezent, instrumentele de editare genetică se limitau adesea la corectarea uneia sau a câtorva mutații specifice. Acest nou sistem, prezentat într-un studiu publicat în Science, propune o abordare alternativă: în loc să vizeze erorile una câte una, el inserează direct o copie funcțională completă a genei în celule.

„Aceeași boală genetică poate fi cauzată de sute, chiar mii de mutații diferite pe același gen”, explică Isaac Witte, doctorand la Harvard și coautor principal al studiului. El dă exemplul fibrozei chistice, care poate rezulta din peste 2.000 de mutații diferite. ”Tratarea fiecărei mutații în parte este o adevărată provocare din punct de vedere tehnic și al reglementărilor. Ideea de a integra un gen funcțional întreg simplifică foarte mult acest proces.” Această inovație se bazează pe un sistem natural numit CAST, descoperit în 2017, care permite «genelor săritoare» să se deplaseze în genom fără a tăia ADN-ul. Spre deosebire de sistemele CRISPR tradiționale, adesea comparate cu „foarfecele moleculare”, CAST inserează secțiuni largi de ADN în mod precis, fără a crea rupturi, ceea ce evită erorile de reparare adesea introduse de celulă. Cu toate acestea, aceste sisteme nu erau inițial adaptate celulelor umane, unde eficiența lor era aproape nulă. Echipa condusă de Samuel Sternberg, profesor la Universitatea Columbia, a întreprins astfel îmbunătățirea acestui mecanism pentru ca acesta să funcționeze în mod optim în genomul uman.

Datorită unei metode numite PACE (Phage-Assisted Continuous Evolution), cercetătorii au accelerat evoluția CAST bacterian pentru a-l adapta la celulele umane. În câteva sute de cicluri evolutive, au dezvoltat o versiune numită evoCAST, capabilă să insereze un gen întreg cu o eficiență de 200 de ori mai mare.Această nouă versiune include zece mutații cheie care îi permit să funcționeze în celulele umane. În ciuda unei eficiențe încă variabile în funcție de tipurile de celule, evoCAST a demonstrat o capacitate de inserție în 12-15% din celulele tratate — un procent deja foarte promițător pentru a lua în considerare un tratament viitor.

Echipa a testat evoCAST pe gene legate de boli grave, cum ar fi anemia Fanconi, sindromul Rett sau fenilcetonuria, cu rezultate încurajatoare. De asemenea, au explorat utilizarea sa pentru modificarea celulelor imune în cadrul terapiilor CAR-T împotriva cancerului, unde instrumentul s-a dovedit a fi la fel de eficient. Marea provocare pentru viitor este găsirea celor mai bune metode de administrare a evoCAST direct în celulele pacienților, o provocare tehnologică importantă, dar surmontabilă.

Munca abia a început, mai ales că finanțarea acestui tip de cercetare este în prezent sub presiune, în special în Statele Unite, unde reducerile bugetare în instituții precum NIH complică continuarea proiectelor. „Este o provocare pe care o luăm foarte în serios”, precizează Isaac Witte. Amploarea acestei descoperiri este imensă: prin posibilitatea inserării țintite a genelor întregi în ADN-ul uman, evoCAST deschide calea către tratamente mai simple, mai rapide și potențial mai sigure pentru o gamă largă de boli genetice.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România