Gera žinia ta, kad šią knygą, pasirodo, galima perrašyti. Už šį atradimą profesorius šiemet buvo minimas kaip vienas pretendentų laimėti Nobelio chemijos premiją.
Keturių raidžių dilema
Programoje yra milijardai šių keturių raidžių derinių. Jei kas nors nutinka, pavyzdžiui, kelios raidės iškrenta arba atsiranda papildomos – sutrinka gyvųjų ląstelių vystymosi programa ir atsiranda problemos.
„Pavyzdžiui, A raidės pasikeitimas į T DNR programoje hemoglobino gene sukelia drastiškus raudonųjų kraujo kūnelių pokyčius. Įprastai jie yra apvalūs, tačiau pakitus raidėms kitokios formos kūneliai ima užkimšinėti kraujagysles ir išsivysto pjautuvinė anemija. Vienos raidės pakitimas gali sukelti genetinę ligą“, - aiškino profesorius.
Šiandien mokslininkai moka perskaityti DNR molekulės kodą. Tokiu būdu jie gali atrasti neteisingas, pakitusias raides ir nuspėti, kokia genetine liga sergate ar kokia liga kelia jums pavojų. Pakeitus naująją raidę į originalią, „teisingą“, teoriškai galima išgydyti ligą.
Iki šiol genų terapija daugiausia rėmėsi labai netiksliais genomo taisymo metodais, dažnai panaudojant modifikuotus virusus, įterpiančius DNR atsitiktinėse genomo vietose – tai pernelyg rizikinga daugeliui pacientų. Didelio proveržio tikimasi dėl naujo ir daug žadančio įrankio Crisp ir Cas9.
Svarbus siuntinys
Ilgą laiką gydant genetines klaidas pagrindinis iššūkis buvo tai, jog nebuvo tinkamų įrankių, leidžiančių ištaisyti genų klaidas DNR programoje. Čia ir išryškėja prof. V. Šikšnio ir komandos atradimo svarba.
„Viskas prasidėjo tiriant bakterijas, kurių kiekvienas mūsų suvalgo labai daug - streptococcus thermophilus. Mes jas valgome ne todėl, kad jos skanios, bet todėl, kad jos buvo panaudotos surauginti jogurtui. Tačiau šios bakterijos turi priešą, keliantį pavojų milijardų dolerių vertai pramonei. Tai – bakterijų virusai.
Jie yra tokia gyvosios gamtos forma, kuri užpuola bakterijas kaip virusai užpuola žmones. O bakterijas virusai puola tam, kad patekę į jų vidų ten pasidaugintų. Kai tai įvyksta, bakterija žūsta“, - pasakojo profesorius.
Bakterijai susidūrimas su virusu yra hamletiškas gyvybės ir mirties klausimas - būti ar nebūti.
Bakterijos išgyvena dėl to, kad jos evoliucijos eigoje turi susikūrusios apsauginius barjerus. Daugelį metų Lietuvos mokslininkai tyrinėjo bakterijų apsaugos mechanizmus ir kaip jie veikia.
2007 m. pasirodė straipsnis, kuriame aprašyta nauja bakterijų apsaugos sistema – CRISPR.
V. Šikšnys parašė laišką straipsnio autoriams.
„Autoriai buvo iš kompanijos, gaminančios pieno raugo bakterijas pieno pramonei. Pasakiau, kad man jų tyrimai labai įdomūs, norėčiau suprasti, kaip veikia jų sistema ir paprašiau, kad jie atsiųstų tas bakterijas. Po kelių savaičių atėjo siuntinys – ant sauso ledo keli mėgintuvėliai bakterijų“, - mena biochemikas.
Molekulinės žirklės
Tada reikėjo surasti žmones, norinčius tyrinėti šias bakterijas. Profesorius juokavo, kad būtent jauni doktorantai ir buvo labiausiai pasiryžę aviantiūroms. Tai - Tomas Šinkūnas ir Giedrius Gasiūnas.
„Kadangi mes nemokėjome dirbti su šiomis bakterijomis, nusprendėme pieno raugo bakterijų CRISPR sistemą perkelti į escherichia coli – bakterijas, gyvenančias mūsų žarnyne. Tai iš dalies primena transplantaciją. Norėjome pažiūrėti, ar ši sistema veikia, ar gali apsaugoti nuo virusų ir escherichia coli ląsteles. Mūsų nuostabai, sistema veikė puikiai – jei bakteriją užpuolė virusas, sistema virusą nužudė“, - konferencijos dalyviams pasakojo V. Šikšnys.
Mokslininkai atrado, kad svarbiausia šios apsaugos sistemos dalis yra vienas baltymas – Cas9.
„Paaiškėjo, kad Cas9 panaudoja vieną RNR molekulę kaip adresą, kad surastų tam tikrą taikinį viruso DNR molekulėje. Kai virusas užpuola ląstelę, baltymas į šią ląstelę įleidžia savo DNR molekulę tam, kad galėtų ją padauginti ir pagaminti naujas viruso daleles. Cas9, pasirodo, gali surasti tam tikrą seką ir prie jos prisirišti. Toje vietoje jis nukerpa DNR molekulę. Jei mes tą mažą RNR molekulę pakeisime į kitą RNR molekulę, tai mes Cas9 baltymą galėsime nunešti į kitą DNR molekulės vietą. Tokiu būdu, tyrinėdami kaip bakterijos apsisaugo nuo virusų, mes atradome, kad Cas9 veikia kaip molekulinės žirklės, kurios leidžia karpyti DNR ir taisyti DNR klaidas genomuose“, - sudėtingą, tačiau labai svarbų atradimą aiškino profesorius.
Laukia ilgas kelias
Grįžtant prie pirmojo pavyzdžio, kai pjautinę anemiją sukelia vienos raidės pokytis, naujasis mokslininkų atrastas įrankis leistų ištaisyti šią klaidą ir pakeisti programą. Tokiu būdu galėtume gydyti genetines ligas pašalindami jų priežastį, o ne pasekmes.
„Apie vienas proc. populiacijos yra atsparūs ŽIV infekcijai. Paaiškėjo, kad tie, kurie nesuserga, dėl įvykusių mutacijų evoliucijos eigoje neturi vieno receptoriaus baltymo ląstelės paviršiuje, tad ŽIV virusas negali tos ląstelės užkrėsti. Supratę priežastį, mokslininkai DNR programos geną, kuris koduoja šio receptoriaus baltymą ir jį eliminavo. Tokiu būdu jie gavo ląstelių populiaciją, kuri atspari ŽIV infekcijai. Tokią populiaciją perkėlus į žmogaus organizmą, jis gali pasidaryti atsparus ŽIV infekcijai. Vadinasi, technologijos pagalba teoriškai galime gydyti ne tik genetinius susirgimus“, - aiškino V. Šikšnys.
Tiesa, daugelį žmonių sergančių sunkiomis ligomis galima išgydyti panaudojant transplantaciją, bet neretai trūksta tinkamo donoro organų. Naujai mokslininkų atrastas genų redagavimo įrankis galėtų padėti išspręsti ir šią problemą.
„Laukia labai ilgas kelias, bet teorinė galimybė jau atsirado. Ši revoliucinė technologija atveria labai daug galimybių. Mokslininkai dirba labai įvairiomis kryptimis – medicina, žemės ūkis, sintetinė biologija ir pan. Kaip bus ateityje, kiek mūsų fantazijų realizuosis, mes dar pamatysime“, - reziumavo garsus profesorius, pridurdamas, kad nereikia ignoruoti ir begalę etinių iššūkių, su kuriais teks susidurti.
