რა არის Crispr და როგორ შეცვლის ის ანტიბიოტიკების მომავალს

სტატიას წარმოგიდგენთ: 

ავტორი: დიმიტრი ლიპარტელიანი

სუსტი, გამხდარი მამაკაცი რბილი ხმით ყოვლად წარმოუდგენელ და გროტესკულ სამეცნიერო ზღაპარს ყვებოდა, რაც შეუძლებელია სიმართლე ყოფილიყო – Crispr გენური რედაქტირების მანიპულაციით მან ორი ემბრიონის გენეტიკური სტრუქტურა იმგვარად შეცვალა, რომ მათ შემდგომში აივ-ინფექცია აღარ დაემართებოდათ. მეტიც, კაცობრიობის ისტორიაში პირველი გენმოდიფიცირებული ბავშვები უკვე დაიბადნენ და ისინი თავს ჯერ-ჯერობით ჯანმრთელად გრძნობდნენ.

ნიუსფიდში გავრცელებული მოკლე ვიდეოს კვალდაკვალ მცირე კომენტარის წაკითხვის შემდგომ ჩავთვალე, რომ ეს მორიგი სამეცნიერო ფეიკ-ნიუსი იყო და სქროლვა განვაგრძე. რამდენიმე წუთში სამეცნიერო სიახლეების ყველა ნაკადში თითქოს დიდი აფეთქება მოხდა: ტვიტერზე ავტორიტეტული გამოცემები ერთმანეთის მიყოლებით წერდნენ ჩინეთში ჩატარებული ექსპერიმენტის შესახებ, პარალელურადად მეილზე ნიუს-ლეთერებმა „Breaking News” სათაურით დაიწყო მოსვლა. სწორედ მაშინ მივხვდი, რომ ძალზე საშიში და რაღაც ძირეულად გარდამტეხი მოვლენის მოწმე გავხდი – შემდგომი დღეები Crispr გენური რედაქტირების მომავალს გადაწყვეტდა.

იმისთვის რომ წარმოდგენა შეგექმნათ, თუ რა არის გენური ინჟინერია, მარტივი ანალოგია დაგეხმარებათ: გენომი ადამიანის ორგანიზმის ასაწყობ ინსტრუქციას ჰგავს, რომელიც დნმ-ის ენაზეა დაწერილი. სწორედ ეს უკანსკნელი განსაზღვრავს თუ რა სიმაღლის ვიქნებით, რა ფერის თვალები თუ თმა გვექნება და ა.შ.

Crispr ერთგვარი მოლეკულური მაკრატელია, რომელიც გენომის სპეციფიკურ უბნებში შეგვიძლია მივმართოთ და მისი დახმარებით დნმ-ს ნაწილები შემდგომი რედაქტირების მიზნით მოვკვეთოთ.

Crispr 1987 წელს იაპონელმა მეცნიერებმა ბაქტერიაში აღმოაჩინეს. როგორც მოგვიანებით გაირკვა, ეს უკანასკნელი მისი თავდაცვითი მექანიზმი გახდათ: ვირუსული თავდასხმისას ბაქტერია სპეციფიკურ ფერმენტებს გამოიმუშავებდა, რომელიც ვირუსულ გენომს „ჭრიდა“ და მას საკუთარ დნმ-ში „აკერებდა“. ეს ყოველივე მას შემდგომი დაინფიცირებისგან იცავდა.

გენის რედაქტირების ეს იდეა ძალზე მომხიბლელად ეჩვენათ მკვლევარებს და მისი გამოყენებით მაკროსკოპული მასშტაბის პრობლემებს შეეჭიდნენ. კერძოდ: კოღო ანოფელესის გენური რედაქტირებით მალარიის გავრცელებისგან თავდაცვა, პომიდვრების საგემოვნო თვისებების გაზრდა, გარემო-ფაქტორებისადმი უფრო გამძლე სოკოს სახეობების გამოყვანა, ადამიანის გენეტიკური დაავადებების ნოვატორული მკურნალობის მეთოდების ცხოველურ მოდელებზე გამოცდა და ა.შ. ერთ-ერთი დიდი მისია, რაც Crispr-ს ბოლო პერიოდში დაეკისრა ახალი თაობის, უფრო ეფექტიანი ანტიოტიკების შექმნა გახლავთ.

1928 წლის 3 სექტემებერს, უქმეებიდან ლაბორატორიაში დაბრუნებულმა ალექსანდერ ფლემინგმა შეამჩნია, რომ სტაფილოკების პეტრის ფინჯანი თავღია დარჩენოდა, რის გამოც ეს უკანასკნელი სოკო Penicillium notatum-ს სრულად გაენადგურებინა. საკუთარი დაუდევრობის შემწეობით ფლემინგი მეოცე საუკუნის ყველაზე დიდი აღმოჩენის ავტორი გახდა, რამაც შემდგომში მილიონობით ადამიანის სიცოცხლე გადაარჩინა, ხოლო ბრიტანელ მეცნიერს კი ნობელის პრემია მოუტანა. იგი ასევე პირველი გახლდათ, ვინც შენიშნა, რომ ანტიბიოტიკების მცირე დოზით ან ხანმოკლე დროით მკურნალობის შემდგომ ბაქტერია მის მიმართ უფრო გამძლე ანუ რეზისტენტული ხდებოდა.

ალექსანდერ ფლემინგის პერიოდის მედიცინისათვის ეს მომავლის თავის ტკივილი უფრო იყო, ვიდრე მათ წინაშე არსებული გამოწვევა. ამდენი წლის შემდგომ კი უკვე ეს ავბედითი შავი დღეც დადგა: ყოველდღიურად აშშ-ში ანტიბიოტიკო-რეზისტენტული ბაქტერიული ინფექციით ყოველ 15 წუთში 1 ადამიანი კვდება. ამ პრობლემის მოგვარებას მეცნიერები უკვე  გენური რედაქტირების გზით ცდილობენ.

“Crispr ანტიმიკრობული თერაპიის შემდგომი ნაბიჯია“ – აღნიშნავს ბიოლოგი დევიდ ედჯელი, რომელმაც კოლეგებთან ერთად გენური რედაქტირება სალმონელას ბაქტერიების დასამარცხებლად გამოიყენა. მეცნიერებმა თავიანთი კვლევის შედეგები ჟურნალში Nature Communications გამოაქვეყნეს.

მკვლევართა ჯგუფმა მუშაობა კონიუგირებული პლაზმიდებით დაიწყო – ეს გენეტიკური ინფორმაციის მატარებელი მცირე პაკეტია, რომელსაც გამრავლება დამოუკიდებლად შეუძლია და იგი ერთი ბაქტერიიდან მეორეს გადაეცემა. პლაზმიდებში მეცნიერებმა Crispr-ის ფერმენტებისთვის კოდირებული ინსტრუქცია ჩაამატეს, რომლის სამიზნეც სალმონელას დნმ გახლდათ. ამგვარი მოდიფიცირების შემდგომ, პლაზმიდები ნაწლავის ჩხირში გადაიტანეს. ეს უკანასკნელი კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის მიკრობიომის შემადგენელი ნაწილია და ჩვენ მას „სასარგებლო ბაქტერიებს“ ვუწოდებთ. თუ ორგანიზმში სალმონელას გამომწვევი მოხვდება (მაგ. გაურეცხავი სალათის ფოთლების შეჭმის შედეგად), ნაწლავის ჩხირში ჩასაფრებული პლაზმიდები სამიზნე ბაქტერიას შეუტევენ და მის დნმ-ს სასიკვდილოდ დააზიანებენ.

ეს თეორიული დაშვება პრაქტიკაში, ლაბორატორიულ პირობებში უკვე გამოსცადეს და მიღებული შედეგი კეთილსაიმედოა – სალმონალას გამომწვევი ყველა ბაქტერია ისე განადგურდა, რომ „სასარგებლო“ ბაქტერიებს ზიანი არ მიადგათ.

ამგვარი სიზუსტე თანამედროვე ანტიბიოტიკოთერაპიის ერთ-ერთი მთავარი გამოწვევაა. ამჟამინდელი პრეპარატები შეგვიძლია არტილერიას შევადაროთ, რომელიც ინტენსიურად, მაგრამ ბრმად ბომბავს მოწინააღმდეგის პოზიციას – ამ დროს კი შეიძლება მოკავშირეებიც დააზიანდნენ. ანტიბიოტიკები პათოლოგიურ და „სასარგებლო“ ბაქტერიებს ერთმანეთისგან ვერ ასხვავებენ და მათ განურჩევლად კლავენ. ამის გამო კუჭ-ნაწლავის ტრაქტს მნიშვნელოვანი ზიანი ადგება. გენური ინჟინერიის დახმარებით მომავალში ანტიბიოტიკები სნაიპერული სიზუსტით შეუტევენ სამიზნე პათოლოგიურ ბაქტერიებს.

რამდენიმე ფარმაკოლოგიური კომპანია უკვე მუშაობს Crispr მოდიფიცირებული ბაქტერიების შექმნასა და მათ ლაბორატორიულ გატესტვაზე. ეს უკანასკნელნი ზემოთ აღწერილი სქემის მიხედვით იმოქმედებენ.

Crispr მეთოდიკა ასევე ძალზე იზიდავთ ვირუსებთან მებრძოლ მეცნიერებსაც. ისინი ცდილობენ, გენური მოდიფიკაციის გზით დაუპირისპირდნენ არა იმ ვირუსებს, რომლებიც ბაქტერიებს აინფიცირებენ, არამედ უშუალოდ იმათ, რომელთაც ადამიანების დასნეულება შეუძლიათ.

რამდენიმე დღის წინ, ჟურნალში Molecular Cell მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტისა და ჰარვარდის უნივერსიტეტის მკვლევართა ერთობლივი სტატია გამოქვეყნდა, რომლის მიხედვითაც, Crispr-ის საშუალებით შესაძლებელია სამ საშიშ ვირუსს წარმატებით შევებრძოლოთ. გრიპის A ტიპის ვირუსი, ლიმფოციტური ქორიომენინგიტის ვირუსი და ვეზიკულური სტომატიტის გამომწვევი ვირუსი გენური მოდიფიცირებით ლაბორატორიულ პირობებში დამარცხდა. ეს დიდი მიღწევაა, რადგანაც მკვლევარებს იმედს აძლევს, რომ შემდგომში გაცილებით უფრო საშიში, მომაკვდინებელი ვირუსების წინააღმდეგ გაბრძოლებაც იქნება შესაძლებელი.

ამჟამად მკვლევართა წინაშე სხვა, უფრო მნიშვნელოვნი ამოცანა დგას: მათ უნდა მოახერხონ და დაამტკიცონ, რომ გენმოდიფიცებული პრეპარატები ცხოველებსა და ადამიანებზეც ეფექტიანად მუშაობს. ასევე მათი შექმნილი პროდუქტი არსებულ მედიკამენტებზე უფრო იაფი უნდა ღირდეს, რათა იგი მომხმარებლისთვის ხელმისაწვდომი იყოს.

სუსტი, გამხდარი ჩინელი მეცნიერი, რომელიც თავის წარმოდგენაში მისი ქვეყნისთვის საგმირო საქმეს სჩადიოდა, ძალიან რთულ დღეში აღმოჩნდა. კოლეგებმა მასა და მის არაეთიკურ ექპერიმენტის კრიტიკის ქარცეცხლი დაატეხეს თავს. დიდი ვნებათაღელვის შემდგომ, ჩინეთის მთავრობამ შემდგომი სამეცნიერო ზეწოლის შიშით მარტივი გამოსავალი გამოძებნა – სუსტი, გამხდარი მეცნიერი ისე გააქრო, რომ მისი გზა-კვალი დღემდე არავინ იცის.

3,856 total views, 4 views today