Kui olete isegi vähesel määral tänapäeva bioloogia ja geenitehnoloogia teemadega kokku puutunud, olete ilmselt kuulnud sellisest asjast nagu CRISPR. Tähelühendi taga peitub meeletu biotehnoloogiline potentsiaal, mis muudab tulevikus meie arusaamu elust ja haigustest oluliselt ning võib pikemas perspektiivis muuta ka meid endeid.
Mis on CRISPR?
Nagu biotehnoloogias kohane, on CRISPR lühend pikast ja keerukast mõistest „Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats“. Eesti keeles tähendab see rühmitatud regulaarsete vahedega lühikesed palindroomsed kordused. Tegu on bakterite (või laiemalt prokarüootide) DNA-s esinevate lühikeste kordusjärjestustega. Igale kordusjärjestusele järgnevad DNA lõigud, mis on omandatud väljastpoolt rakku (näiteks baktereid ründavatelt viirustelt).
CRISPR järjestus on oluline osa süsteemist, mis kaitseb bakterite rakke viiruste või plasmiidide eest. Näiteks kui viirus süstib bakteri rakku tüki võõrast DNAd, viivad CRISPR-iga seotud valgud (CRISPR associated proteins – Cas) selle tüki CRISPR järjestusse. CRISPR järjestus käitub nagu raamatukogu rakku varem rünnanud DNA-st. Selle põhjal luuakse spetsiifilised valgu kompleksid, mis oskavad rakku sisse tunginud DNA-d raku enda DNA-st eristada. Need järjestuse spetsiifilised valgud lõikavad tulevikkus rakku tungivad sellised järjestused katki ja kaitsevad seeläbi bakterit.
Teadlased õppisid seda süsteemi kiirelt kasutama. Nad leidsid, et viies rakku Cas valguga kompleksis hoolikalt valitud järjestusi, on võimalik raku DNA-d neile vajalikest kohtadest katki lõigata. See tähendab, et kasutades CRISPR/Cas süsteemi on võimalik pärilikku informatsiooni kandvaid molekule väga täpselt muuta, tehes lõikeid ja asendusi vaid soovitud kohtades.
Võti elu paremaks tundma õppimiseks
Kuigi esimesed tõendid, mis vihjasid CRISPR/Cas süsteemi olemasolule pärinevad 1980ndate lõpust hakkasid esimesed artiklid selle kasutuse kohta biotehnoloogias ilmuma alles 2013 aasta alguses. 2014 aasta lõpuks oli juba ligikaudu 600 teadusartiklit CRISPR-i kohta kirjutatud.
Esimene Cas valk, mis kasutusele võeti oli Cas9, mistõttu kohtab kirjanduses tavaliselt väidet CRISPR-Cas9. Pärast seda on avastatud veel teisigi sarnase funktsiooniga CRISPR-iga seotud valke nagu näiteks Cpf1, Csn2, Cas3 jne.
CRISPR/Cas süsteem on varasemate geenmuundamise tehnoloogiatega võrreldes oluliselt täpsem, kiirem ja odavam. See tähendab, et bioloogia laborites on võimalik teha rohkem ja täpsemaid katseid, avades järjest rohkem saladusi, mis geneetilises koodis peidus on.
Cas valke on võimalik töödelda ka nii, et pärast õige DNA järjestuse leidmist ei lõika nad seda katki, vaid seonduvad sellega. Teised valgud sinna enam ligi ei saa ja selle järjestusega seotud geen on välja lülitatud – sellelt ei ole võimalik enam valke kodeerida. Nii on võimalik uurida muuhulgas ka seda, milliseid haigusi muutused DNA koodis võivad esile tuua ja kuidas neid ravida.
Haiguste ravimine
Enamik tööriistu, mis on aidanud meil elu paremini tundma õppida, on võimaldanud sealjuures ka erinevaid haigusi efektiivsemalt ravida. CRISPR-i puhul on ootused juba tehnoloogia arengu esimeste sammude juures olnud väga kõrged.
Geenidega seotud haigusi uurivad teadlased pöörduvad järjest enam CRISPR/Cas süsteemi poole, et luua täpsemaid loomamudeleid. Neid kasutades, on võimalik leida potentsiaalseid ravivõimalusi mitmetele haigustele, sealjuures ka erinevatele vähivormidele ja neuronite funktsionaalsuse vähenemisega seotud haigustele nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõved.
Katsed CRISPR/Cas süsteemiga on näidanud, et mõne aastakümne pärast võivad vähk, viirushaigused nagu AIDS ja mitmed geneetilised haigused olla minevik. Tehnoloogia täpsus on nii kõrge, et esimest korda inimkonna ajaloos, on meil võimalik minna täpselt probleemse koha juurde rakus ja teha vajalikud muutused ainult seal. Sellise võimega kaasnevad positiivsed lootused on aga varjutatud palju keerukamate küsimuste poolt.
CRISPR ja inimese tulevik
Lisaks rõõmule, on CRISPR tekitanud paljudes ebamugavust. Geneetilise koodi muutmine, eriti inimestel, on keeruline eetiline küsimus ja paljud on mures, mis juhtub kui inimesed hakkavad niinimetatud „disainer beebisid“ looma. Kuigi hetkel ei tunne me inimese geneetilist koodi veel nii hästi, et vanemad saaksid arstidelt ühte või teist omadust paluda, võib see mõnekümne aasta pärast võimalik olla.
Lisaks võimaldaks CRISPR tulevikus paljusid puudeid enne sündi ravida. Ka see tekitab küsimusi, mida inimeseks olemine üldse tähendab ja kas me ei lähe oma tegevustega liiale.
Paljud eriala teadlased on arusaamal, et vähemalt täna peaks sellised inimkatsed CRISPR/Cas süsteemiga olema keelatud. See arusaam ei ole aga universaalne. Kaks uurimisrühma Hiinas on inimeste embrüotel CRISPR tehnoloogiat juba katsetanud ja kuigi nende töö tekitas palju vastumeelsust, tuleb selliseid katseid ilmselt tulevikus juurde.
CRISPR on elu tundma õppimisel ja haiguste ravis ääretult suur revolutsioon. Tänast olukorda on võrreldud esimeste arvutite tulekuga. Ka siis näitasid tubade suurused lampidel töötavad masinad suurt potentsiaali aga keegi ei osanud ette näha, kui palju muutuseid need vaid mõne aastakümnega meie ellu tõid. Sama moodi ei oska me veel ennustada, milliseid võimalusi CRISPR meile pakkuda saab. On positiivne, et silmapiiril terendab tehnoloogia, mis võib paljud rasked haigused ära kaotada. Samas on ka mitmeid eetilisi küsimusi, mis tuleb enne lahendada ja see ei saa olema lihtne.
Foto: University of Michigan School of Natural Resources & Environment/Flickr
