קריספר-Cas9

עריכת גנום

באמצעות מערכת CRISPR-Cas9, התאפשר לשנות את הגנום של כל אורגניזם - למשל, חיידק, בעל חיים, צמח או של אדם - באופן ממוקד ומדויק. בהקשר זה מדברים גם על עריכת גנום וניתוחי גנום. השיטה תוארה לראשונה בשנת 2012 ונמצאת כעת במחקר אינטנסיבי ומשמשת ברחבי העולם (Jinek et al., 2012). מערכת CRISPR-Cas9 פותחה החל ממנגנון הגנה של ההסתגלות המערכת החיסונית of בקטריה. זה מאפשר לפרוקריוטים להסיר DNA לא רצוי ומדבק, למשל, מבקטריופאגים או פלסמידים.

  • CRISPR מייצג. זהו רצפי DNA חוזרים ונשנים בגנום של בקטריה.
  • Cas9 מייצג.

איך זה עובד

כיצד פועלת מערכת CRISPR-Cas9? חלבון ה- Cas9 הוא מה שנקרא אנדונוקלאז, כלומר אנזים שנחתך חומצות גרעין ובמקרה זה, גדיל הכפול של ה- DNA. Cas9 קשור ל- RNA המכיל, בנוסף לחלק קבוע, חלק משתנה שמזהה רצף DNA יעד ספציפי. חלק RNA זה נקרא sgRNA (RNA מדריך קטן). ה- sgRNA מקיים אינטראקציה עם ה- DNA לחיתוך על ידי הגרעין. ניתן להשלים את פריצת הכפולת החוטים על ידי מנגנוני התיקון של התא עצמו. זה יכול להוביל למוטציות שמעניינות, למשל, בגידול צמחים. ניתן להשתמש בתבנית RNA גם להכנסת קטע גנים חדש, למשל לשחזור תפקודו של גן פגום. לבסוף, ניתן להשתמש בה גם כדי להשבית גנים הגורמים למחלות. כדי שמערכת CRISPR-Cas תיכנס לתאים, נדרשת גם שיטת מסירה. לדוגמא, ניתן להשתמש בווקטורים נגיפיים, ליפוזומים או שיטות פיזיות למטרה זו. המערכת נבדלת משיטות אחרות בפשטותה היחסית, האוניברסליות, המהירות והמחיר שלה. באופן עקרוני ניתן להחיל את CRISPR-Cas ישירות על בני אדם או על תאים שמוסרים מחולה, משתנים, מועברים ומוחזרים לאחר מכן. זה מכונה טיפול ex vivo או אוטולוגי הַשׁתָלָה.

אינדיקציות

CRISPR-Cas9 כבר ממלא תפקיד חשוב במחקר וייצור התרופות כיום, רק כמה שנים לאחר שתארה את השיטה. בעתיד, טיפול גנטי נוסף תרופות יפותח. היישומים הרפואיים הפוטנציאליים רבים מאוד. אלה כוללים, למשל, חמורים מחלות גנטיות כמו ניוון שרירי של דושן, סיסטיק פיברוזיס, מחלות זיהומיות כגון HIV ו- צהבת, המופיליות וסרטן. CRISPR-Cas9 ושיטות עריכת גנום דומות פותחות לראשונה אפשרות לא רק לטפל במחלות באופן סימפטומטי, אלא לרפא אותן ברמת המידע הגנטי.

השפעות שליליות וסיכונים

בעיה פוטנציאלית אחת היא הסלקטיביות של השיטה. יתכן ש- CRISPR עלול לגרום לשינויים גנטיים באתרים לא רצויים אחרים בגנום. אלה מכונים "השפעות מחוץ למטרה". אלה עלולים להיות מסוכנים ולהוביל לתופעות לוואי. בנוסף, עדיין צריך להגדיל את יעילות המערכת. בבני אדם, בנוסף לתאים סומטיים ותאי גזע, ניתן לתפעל גם תאי נבט, מה שמוביל לתורשה של הגנים שהשתנו. לדוגמא, כבר הוכח שניתן להחיל CRISPR-Cas9 על עוברים, מה שמעלה חשש מ"תינוקות מעצבים "ועלול להיות בעל השלכות מרחיקות לכת על התפתחותה העתידית של האנושות. התערבות נבטים היא מאוד שנויה במחלוקת ואסורה ברוב המדינות.