Zespoł pod kierunkiem Dietera Egłego z Columbia University przy współpracy m.in. z naukowcami z Korei Południowej i Czech zastosował adenine base editing (ABE) — jedną z nowszych generacji narzędzi edycji genów — do ludzkich embrionów we wczesnym stadium (zygota lub stadium pronuklearne).
Klasyczny CRISPR-Cas9 działa jak molekularne nożyczki – przecina obie nici DNA (double-strand break, DSB). W komórkach embrionalnych człowieka naprawa takiego pęknięcia często idzie nie po naszej myśli — prowadzi do dużych delecji, utraty całych fragmentów lub nawet całych chromosomów (aneuploidia), mozaikowatości i innych uszkodzeń genomowych. Mozaikowość (mosaicism) w kontekście edycji genów w embrionach to sytuacja, w której nie wszystkie komórki w zarodku mają taką samą wersję DNA — część jest edytowana, a część pozostaje „oryginalna”. Niektóre komórki mają nową, poprawioną wersję genu, a inne wciąż mają starą (np. chorobotwórczą mutację). Embrion jako całość jest więc mieszanką genetycznie różnych komórek. Badania Egłego z 2020 roku pokazały, że to częsty problem właśnie w ludzkich embrionach i mocno ograniczało nadzieję na bezpieczną edycję germline.
Base editing działa inaczej — nie tnie obu nici. To bardziej precyzyjny „marker” lub „ołówek”:
Białko składa się z części Cas9 (ale tylko „nacina” jedną nić — nickase) + enzymu deaminazy adeninowej.
Deaminaza chemicznie zmienia jedną literę DNA (A→G lub T→C w odpowiedniej orientacji).
Komórka sama naprawia nacięcie, wykorzystując edytowaną informację.
W efekcie następuje precyzyjna zmiana pojedynczego nukleotydu bez podwójnego pęknięcia DNA i bez ryzyka dużych uszkodzeń chromosomowych. W badaniu edytowano dwa cele w zdrowych, oddanych do badań embrionach:
Gen PCSK9 — związany z regulacją cholesterolu LDL (potencjalnie obniżenie ryzyka chorób sercowo-naczyniowych).
Geny HBG1 i HBG2 — związane z produkcją hemoglobiny płodowej (terapeutycznie ważne w anemii sierpowatej i talasemii β).
Edycja była efektywna – w zależności od celu i guide RNA — czasem w 50–75%+ komórek.
Kluczowe osiągnięcie polega na tym, że nie wykryto uszkodzeń chromosomalnych, dużych delecji ani aneuploidii — w przeciwieństwie do klasycznego Cas9. Integralność genomu na poziomie chromosomów została zachowana.
Embriony rozwijały się normalnie do stadium blastocysty. Z niektórych wyprowadzono linie komórek macierzystych.
Małe indels (wstawki/usunięcia) były rzadkie.
To duży postęp techniczny w porównaniu z wcześniejszymi próbami edycji embrionów.
Co jeszcze nie jest idealne? (i to ważne)
Mozaikowatość — w ok. 80% embrionów edycja nie objęła wszystkich komórek równomiernie (część komórek edytowana, część nie). To poważny problem przy ewentualnym zastosowaniu klinicznym.
Efekty off-target (niezamierzone zmiany w innych miejscach genomu) — występowały i zależały od użytego guide RNA. Trzeba je lepiej kontrolować.
Sposób podania ma znaczenie: jako mRNA powodował zatrzymanie rozwoju embrionów; jako białko (RNP) — działało lepiej.
Badanie to preprint. Nie testowano na embrionach z mutacjami chorobowymi (używano zdrowych, oddanych).
To ważny krok techniczny w kierunku bezpieczniejszej edycji genów dziedzicznych (germline). Gdyby kiedykolwiek doszło do zastosowań klinicznych (a na to jeszcze bardzo daleka droga), mogłoby to w teorii pozwolić parom z ciężkimi chorobami monogenicznymi na urodzenie dziecka bez danej mutacji — poprzez edycję embrionu przed implantacją w ramach IVF.
Jednocześnie budzi to ogromne kontrowersje etyczne:
Edycja dziedziczna wpływa na wszystkie przyszłe pokolenia.
Ryzyko niezamierzonych skutków.
Pytanie o „designer babies” i nierówności społeczne.
W wielu krajach (w tym w Polsce i UE) edycja germline do celów reprodukcyjnych jest prawnie zabroniona lub mocno ograniczona.
Naukowcy (w tym sam Egli) podkreślają, że to na razie badania podstawowe i potrzebna jest szeroka debata publiczna.
Udało się edytować DNA ludzkich embrionów precyzyjnie i bez typowych wcześniej uszkodzeń chromosomów. ale to wciąż daleko od gotowej terapii czy „bezpiecznego” narzędzia. Jest to raczej „koncepcyjny zwrot” i dowód, że base editing radzi sobie lepiej z genomem embrionalnym niż klasyczny CRISPR-Cas9. Naukowcy będą teraz optymalizować guide RNA, zmniejszać mozaikowatość i testować bezpieczeństwo.
