Tehnologia CRISPR poate bloca replicarea SARS-CoV-2 (studiu)
Tehnologia CRISPR poate bloca replicarea SARS-CoV-2 (studiu)
Tehnologia CRISPR poate bloca replicarea SARS-CoV-2 (studiu)
O echipă de cercetare a valorificat tehnologia de editare a genelor CRISPR pentru a bloca replicarea noului coronavirus în celulele umane - o abordare care ar putea servi în viitor drept tratament pentru COVID-19.
SARS-CoV-2 a provocat sute de milioane de infecții și milioane de decese în întreaga lume. Deși vaccinurile anti-COVID-19 sunt eficiente și ajung în tot mai multe zone la nivel global, progresele în ceea ce privește un tratament valid pentru boală au avut mai puțin succes. În acest context, o echipă de cercetare a testat CRISPR, o tehnologie relativ nouă care în viitor ar putea reprezenta un tratament pentru COVID-19.
Tehnologia CRISPR poate împiedica replicarea noului coronavirus
CRISPR este un instrument care permite cercetătorilor să editeze cu precizie ADN-ul. Se bazează pe un sistem natural de apărare utilizat de bacterii, care îi ajută să țintească și să distrugă materialul genetic al virusurilor.
Într-un studiu¹ publicat în revista Nature Communications, cercetătorii au folosit un sistem CRISPR care țintește și distruge fire de ARN, mai degrabă decât de ADN. Mai exact, sistemul folosește o enzimă numită Cas13b, care clivează fire simple de ARN, precum cele găsite în SARS-CoV-2. Cas13b este similar cu Cas9, enzima cea mai frecvent utilizată în tehnologia de editare a genei CRISPR, dar Cas9 clivează ADN-ul în timp ce Cas13b clivează ARN-ul.
Cercetatorii au proiectat CRISPR-Cas13b pentru a viza zone specifice de pe ARN-ul SARS-CoV-2; potrivit autorilor studiului, odată ce enzima se leagă de ARN, aceasta distruge partea de virus necesară replicării. Odată ce virusul este recunoscut, enzima CRISPR este activată și, practic, „toacă” virusul.
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că metoda lor a funcționat chiar și atunci când au fost introduse noi mutații în genomul SARS-CoV-2, inclusiv cele observate în varianta Alfa coronavirus, descoperită pentru prima dată în Regatul Unit.
Deși vaccinurile anti-COVID-19 distribuite în prezent în întreaga lume sunt eficiente, nevoia de tratamente funcționale pentru boală rămâne una presantă, mai ales că există anumite îngrijorări că virusul poate evolua în așa manieră încât vaccinurile actuale să devină insuficiente.
Oamenii de știință spun că un tratament ideal ar fi un medicament antiviral pe care pacienții să îi ia la scurt timp după ce au fost diagnosticați cu COVID-19. Antiviralul ar trebui să fie oral, netoxic și ieftin, mai spun aceștia, speranța fiind că s-ar putea ajunge într-o zi la un astfel de tratament prin această abordare a foarfecelor genetice.
Deși studiul de față este un prim pas către o astfel de terapie, probabil vor trece mai mulți ani înainte ca această metodă să poată fi transformată într-un tratament disponibil pe scară largă. Cercetătorii intenționează acum să testeze metoda pe modele animale și, în cele din urmă, să efectueze studii clinice la oameni.
Medicamentele care utilizează tehnologia CRISPR nu au fost încă aprobate pentru a trata vreo boală, dar sunt în curs de desfășurare studii multiple pentru a testa terapiile bazate pe această metodă la oameni, ca tratament pentru diferite afecțiuni, inclusiv cancerul și SIDA.
Tehnologia CRISPR are multe aplicații potențiale
Tehnologia CRISPR este un instrument simplu, dar puternic pentru editarea genomilor, permițându-le cercetătorilor să modifice cu ușurință secvențele ADN și funcția genelor. Numeroasele sale aplicații potențiale includ corectarea defectelor genetice, tratarea și prevenirea răspândirii bolilor și îmbunătățirea culturilor. Cu toate acestea, utilizarea tehologiei ridică și îngrijorări etice.
CRISPR este o prescurtare de la „CRISPR-Cas9”. CRISPR-urile sunt porțiuni specializate de ADN, iar proteina Cas9 este o enzimă care acționează ca o pereche de foarfece moleculare care pot să taie fire de ADN.
Tehnologia CRISPR a fost adaptată după mecanismele naturale de apărare ale bacteriilor și arheelor. Aceste organisme folosesc ARN derivat din CRISPR și diverse proteine Cas, inclusiv Cas9, pentru a împiedica atacurile virusurilor și ale altor corpuri străine, în primul rând prin tăierea și distrugerea ADN-ului unui invadator străin. Atunci când aceste componente sunt transferate în alte organisme mai complexe, acest lucru permite manipularea genelor sau „editarea” lor.
Odată ce ADN-ul este tăiat, mecanismele naturale de reparare ale celulei acționează pentru a introduce mutații sau alte modificări ale genomului. Există două moduri în care acest lucru se poate întâmpla.
Potrivit proiectului Huntington's Outreach de la Universitatea Stanford, o metodă de reparare implică lipirea celor două tăieturi laolaltă. Această metodă, cunoscută sub numele de „îmbinare finală neomologă”, tinde să introducă erori. Nucleotidele sunt inserate sau șterse accidental, rezultând mutații, care ar putea perturba o genă.
În a doua metodă, pauza este fixată prin completarea spațiului cu o secvență de nucleotide. Pentru a face acest lucru, celula folosește un fir scurt de ADN ca șablon. Oamenii de știință pot furniza șablonul de ADN pe care îl aleg, scriind astfel orice genă dorită sau corectând o mutație.
Până în toamna lui 2017, nimeni nu știa cu adevărat cum arăta acest proces, după care a fost publicată o lucrare în revista Nature Communications: o echipă de cercetători japonezi a arătat pentru prima dată cum acționează CRISPR. Oamenii de știință spun că tehnologia CRISPR este ușor de utilizat și, în plus, este de aproximativ patru ori mai eficientă decât cel mai bun instrument anterior de editare a genomului (TALENS).
Tehnologia CRISPR nu are utilitate doar pentru a edita genele în ideea vindecării bolilor, ci a fost aplicată și în industria alimentară și agricolă pentru a proiecta culturi probiotice și pentru a „vaccina” culturile industriale împotriva virusurilor. De asemenea, este folosită în culturi pentru a îmbunătăți randamentul, toleranța la secetă și proprietățile nutriționale.
Cea mai mare limitare a tehnologiei CRISPR, spun savanții, este că nu are o eficiență de 100%. Există, de asemenea, fenomenul „efectelor în afara țintei”, în care ADN-ul este tăiat în alte locuri decât în zona intenționată. În plus, numeroasele aplicații potențiale ale tehnologiei CRISPR ridică întrebări cu privire la meritele etice și consecințele manipulării genomului.
Efectuarea modificărilor genetice la embrioni și celule reproductive umane, cum ar fi spermatozoizii și ovulele, este cunoscută sub numele de editare a liniei germinale. Deoarece modificările acestor celule pot fi transmise generațiilor următoare, utilizarea tehnologiei CRISPR pentru a face modificări ale liniei germinale a ridicat o serie de preocupări etice. Eficacitatea variabilă, efectele în afara obiectivelor și modificările imprecise prezintă riscuri pentru siguranță și, nu mai puțin important, încă există multe necunoscute de luat în calcul.
Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
Nature Communications - Reprogrammed CRISPR-Cas13b suppresses SARS-CoV-2 replication and circumvents its mutational escape through mismatch tolerance
https://www.nature.com/articles/s41467-021-24577-9
1. Studiul „Reprogrammed CRISPR-Cas13b suppresses SARS-CoV-2 replication and circumvents its mutational escape through mismatch tolerance”, apărut în Nat Commun 12, 4270 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-24577-9, autori: Fareh, M., Zhao, W., Hu, W. et al.
Your Genome - What is CRISPR-Cas9?
https://www.yourgenome.org/facts/what-is-crispr-cas9
Te-ar mai putea interesa și...
