Noi progrese în CRISPR facilitează accesibilitatea diagnosticării bolilor
O echipă de ingineri de la Universitatea din Florida a creat o nouă formă de tehnologie CRISPR, care ar putea face diagnosticul și tratamentele mai sigure, mai precise și mai accesibile, deschizând astfel noi modalități de control al bolilor.
Această cercetare a fost raportată pentru prima dată într-un preprint din 2024 și acum a fost publicată oficial în Nature Biotechnology. Studiul stabilește primul sistem din lume care folosește ADN, în loc de ARN, pentru a ghida enzimele CRISPR către țintă, răsturnând paradigmele existente.
Pentru a înțelege importanța acestei descoperiri, este util să ne gândim la modul în care funcționează celulele.
În interiorul fiecărei celule se află ADN-ul, manualul de instrucțiuni al corpului. Totuși, celulele nu folosesc direct acel plan original. Ele creează copii funcționale, sau ARN, care transportă instrucțiunile necesare pentru a construi proteine și a desfășura funcții.
Aceste copii ARN sunt asemănătoare cu fotocopiile manualului original, iar uneori aceste copii conțin erori.
Piyush Jain, autor principal al studiului, a declarat: „Aceste erori pot avea consecințe severe. În boli precum cancerul, celulele pot produce prea multe copii defectuoase sau pot urma instrucțiuni greșite, ducând la creșterea necontrolată sau la alte probleme.”
De-a lungul anilor, oamenii de știință au folosit CRISPR pentru a ținti și a tăia material genetic, concentrându-se adesea pe realizarea de modificări permanente ale ADN-ului. Recent, cercetătorii au dezvoltat instrumente pentru a ținti ARN, ceea ce Jain a numit copii funcționale, oferind o modalitate de intervenție fără a modifica codul genetic de bază.
Cu toate acestea, aceste abordări au dezavantaje, a adăugat el.
„Sistemele CRISPR existente care țintesc ARN-ul se bazează pe ghiduri ARN pentru a găsi țintele. Deși sunt eficiente, pot afecta uneori molecule neintenționate, generând efecte secundare. De asemenea, pot fi costisitoare și mai puțin stabile.”
Noua abordare adoptă o metodă diferită.
Echipa a proiectat CRISPR pentru a utiliza ADN ca ghid, care este mai stabil și mai ușor de produs. Aceasta permite sistemului să identifice și să acționeze mai precis asupra anumitor molecule ARN din celulă.
În termeni practici, acest lucru înseamnă că oamenii de știință pot corecta sau controla „fotocopiile” fără a deranja planul original.
„Ne oferă o modalitate de a corecta sau ajusta instrucțiunile pe care celula le folosește în timp real, fără a schimba imediat ADN-ul”, a spus Jain.
Această capacitate suplimentară de control ar putea fi importantă pentru siguranța pacienților. Prin targetarea ARN-ului mai întâi, oamenii de știință ar putea reduce activitatea dăunătoare, precum semnalele cauzatoare de boli, înainte de a decide dacă modificările genetice permanente sunt necesare.
Echipa a descoperit, de asemenea, că sistemul lor reduce drastic efectele neintenționate în comparație cu abordările existente, îmbunătățind precizia cu ordine de magnitudine în unele cazuri.
În plus față de precizie, noua tehnologie ar putea reduce costurile.
„Ghidurile ADN sunt mult mai ieftine și mai ușor de fabricat decât ghidurile ARN, iar stabilitatea lor este mult mai mare”, a afirmat Jain. „În timp ce moleculele ARN se degradează rapid, ADN-ul poate rămâne intact pentru perioade lungi.”
Aceste avantaje ar putea face instrumentele bazate pe CRISPR mai accesibile atât pentru cercetare, cât și pentru utilizare clinică. Instrumentul revoluționar simplifică diagnosticul clinic prin identificarea timpurie a virusurilor precum HIV și prin detectarea hepatitei C cu o acuratețe de 100%.
În cadrul studiului, co-autorii principali sunt studenți doctoranzi și cercetători postdoctorali din laboratorul lui Jain: Carlos Orosco, Boyu Huang și Santosh Rananaware.
Orosco a declarat: „Acest proiect a necesitat o mare persistență și creativitate, deoarece am explorat o idee care a contestat gândirea convențională. A fost un memento puternic că progresul științific începe adesea prin contestarea ideilor pe care le considerăm de la sine înțelese.”
Privind înainte, cercetătorii văd aplicații potențiale care variază de la terapii mai precise la diagnostice îmbunătățite și noi modalități de a studia cum se dezvoltă bolile.
Echipa explorează, de asemenea, cum tehnologii similare ar putea fi utilizate în domeniul transplantului de organe, unde instrumentele de editare genetică ar putea ajuta la repararea organelor donatorilor în afara corpului înainte de a fi transplantate în pacienți.
Deși noul sistem CRISPR ghidat de ADN se află încă în stadii incipiente, agențiile federale, inclusiv Institutul Național de Sănătate, Administrația pentru Alimente și Medicamente și Agențiile Avansate de Cercetare pentru Sănătate, promovează dezvoltarea și traducerea acestor instrumente în clinică.
Jain estimează că aplicațiile timpurii, foarte specifice, ar putea apărea în termen de câțiva ani, în special în contexte în care celulele sau țesuturile sunt tratate în afara corpului. Utilizarea clinică mai extinsă va necesita teste suplimentare și aprobată reglementară.
În acest moment, descoperirea reprezintă o schimbare în modul în care oamenii de știință concep CRISPR-ul în sine.
După decenii de cercetări și zeci de mii de studii publicate bazate pe sistemele CRISPR ghidate de ARN, acest lucru introduce o modalitate fundamental nouă de a direcționa unul dintre cele mai puternice instrumente ale biologiei.
„În esență, este vorba despre a ne oferi un control mai bun”, a spus Jain. „Nu doar despre rescrierea manualului de instrucțiuni, ci și despre gestionarea precisă a modului în care sunt utilizate aceste instrucțiuni.”
