Siden oppstarten for fire tiår siden, har genteknologi blitt en kilde til stort håp innen helsevesen, landbruk og industri. Men det vakte også dyp bekymring, ikke minst på grunn av arbeidskraften i genomredigeringsprosessen. Nå tilbyr en ny teknikk, CRISPR-Cas, både presisjon og muligheten til å endre genomtekst på flere steder samtidig. Men dette fjernet ikke grunnen til bekymring.
Genomet kan sees på som en slags musikalsk poengsum. På samme måte som musikalske noter forteller musikere i et orkester når og hvordan de skal spille, forteller genomet de konstituerende delene av cellen (vanligvis proteiner) hva de skal gjøre. Poengsummen kan også omfatte komponistens notater som indikerer mulige endringer, overskridelser, som kan tilføyes eller ekskluderes, etter hva som måtte være. For genomet oppstår slike "notater" fra levetiden til celler over mange generasjoner i et miljø som er i stadig endring.
Det genetiske programmet til DNA ligner en skjør bok: rekkefølgen på sidene kan endres, og noen flytter til og med inn i programmet til andre celler. Hvis en side er, for eksempel, laminert, er den mindre utsatt for skade da den vipper. På samme måte er elementer i det genetiske programmet, beskyttet av et sterkt belegg, bedre i stand til å trenge inn i forskjellige celler og deretter reprodusere seg når cellen deler seg.
Deretter blir dette elementet et raskt spredende virus. Neste trinn er en celle som reproduserer viruset - ubrukelig eller skadelig - for å utvikle en måte å motvirke det. Og faktisk er det slik CRISPR-Cas-prosessen først dukket opp for å beskytte bakterier mot å invadere virus.
Denne prosessen gjør at anskaffede egenskaper blir arvelige. Under den første infeksjonen kopieres et lite fragment av det virale genomet - en slags signatur - til CRISPR genomisk øy (et ekstra fragment av genomet, utenfor teksten til foreldre genomet). Som et resultat vedvarer minnet om infeksjonen i generasjoner. Når en etterkommer av en celle er infisert med et virus, vil sekvensen sammenlignes med det virale genomet. Hvis et lignende virus infiserte foreldrene til cellen, vil etterkommeren kjenne den igjen, og spesielle mekanismer vil ødelegge den.
For forskere tok denne komplekse dekrypteringsprosessen mange tiår, ikke minst fordi den motsatte standard evolusjonsteorier. Men til dags dato har forskere funnet ut hvordan de kan gjenskape prosessen, slik at mennesker kan redigere spesifikke genomer med ekstrem presisjon - praktisk talt den hellige gral for genteknologi på nesten 50 år.
Dette betyr at forskere kan bruke CRISPR-Cas-mekanismen for å fikse problemer i genomet - tilsvarer skrivefeil i skrevet tekst. For eksempel, i tilfelle av kreft, ønsker vi å ødelegge genene som lar tumorceller formere seg. Vi er også interessert i å introdusere gener i celler som aldri har mottatt dem ved naturlig genetisk overføring.
Det er ikke noe nytt for disse formålene. Men med CRISPR-Cas er vi mye bedre rustet til å oppnå dem. Tidligere metoder har satt spor i modifiserte genomer, noe som for eksempel har bidratt til antibiotikaresistens. I kontrast er en mutasjon produsert av CRISPR-Cas ikke forskjellig fra en mutasjon som oppsto spontant. Derfor har den amerikanske Food and Drug Administration bestemt at slike ingredienser ikke skal merkes som genmodifiserte organismer.
Salgsfremmende video:
Hvis flere gener måtte modifiseres, var de tidligere metodene spesielt vanskelige fordi prosessen måtte utføres sekvensielt. Takket være CRISPR-Cas har muligheten til å utføre genommodifiseringer samtidig gjort det mulig å lage sopp og epler som ikke oksiderer eller blir brune når de er i kontakt med luft - et resultat som krever samtidig deaktivering av flere gener. Disse eplene er allerede på markedet og regnes ikke som genmodifiserte organismer.
Andre applikasjoner er i utvikling. Den såkalte gengenereringsprosedyren for å manipulere genomet kan redusere skaden forårsaket av sykdomsbærende insekter. Den målrettede modifiseringen av gameter hos mygg - verdens mest dødelige for mennesker - ville gjøre dem ikke i stand til å overføre et virus eller parasitt.
Men bruken av CRISPR-Cas må følges med forsiktighet. Selv om denne teknologien kan vise seg å være en velsignelse i kampen mot mange dødelige sykdommer, bærer den også alvorlige og potensielt helt uforutsigbare risikoer. For det første, fordi genom reproduserer og spres ved reproduksjon, vil modifisering av en hel populasjon bare kreve modifisering av et begrenset antall individer, spesielt hvis organismenes livssyklus er kort.
Med tanke på hybriditetens nærvær blant nærliggende arter er det dessuten mulig at modifisering av en myggart også gradvis og ukontrollert vil spre seg til andre arter. Analyse av dyregener viser at slike hendelser fant sted tidligere, med arter som ble fanget opp av genetiske elementer som kan påvirke økosystembalansen og artsutviklingen (selv om det er umulig å si hvordan). Og hvis det er farlig å endre myggpopulasjonen, er det ikke kjent hva som kan skje hvis vi modifiserer menneskelige celler - spesielt kimceller - uten nøye analyse.
CRISPR-Cas-teknologien er klar til å forandre verden. Hovedutfordringen i dag er å sikre at disse endringene fungerer.
Antoine Danchin
