שיטה חדשה נועדה לסייע בטיפול במחלות חשוכות מרפא: טיפול במספריים גנטי הנקרא CRISPR/Cas. זה מאפשר לחתוך DNA אנושי בנקודות ספציפיות. איך הטכנולוגיה עובדת והיכן היא כבר בשימוש.
רוצה עוד "גלילאו"?
➡ צפו בפרק האחרון עכשיו ב-Joyn
CRISPR/Cas: הדבר החשוב ביותר במספרי הגנים בקצרה
המערכת CRISPR/Casהוא אשיטה ביולוגית מולקולרית, שאיתוDNAמְדוּיָקגְזִירָהוניתן לשנות.
המספריים הגנטיות יכלושיטות טיפול חדשותלמחלות קשות כגוןקרבסאוֹאיידסלְאַפשֵׁר. עד כה הוא שימש לגידול צמחים.
בבריטניה, ארה"ב והאיחוד האירופי יש אחד המבוסס על CRISPR/Casתֶרַפּיָהלמחלות דם נדירותאנמיה חרמשיתוBeta-Thalasämieמוּתנֶהמְאוּשָׁר.
עם זאת, הטיפול הואמאוד יקר ומסובך, אפשרי משני והשפעות ארוכות טווחעדיין לא נחקרו במלואם.
מהו מספרי הגן CRISPR/Cas?
חומצה דיאוקסיריבונוקלאית, קורזDNA, הוא אבן בניין בסיסית של החיים. ה-DNA נושא אותומידע תורשתימכל היצורים החיים, שגיאות ב-DNA יכולות להיות חמורותמחלותלְהַפְעִיל.
וזו הסיבה שהרעיון, עם אחד קטנטן, מתבטאמספריים מדויקותחיתוך גנים פגומים מ-DNA וריפוי מחלות בדרך זו כמעט נשמע טוב מכדי להיות אמיתי. עם זאת, מספרי הגנים של CRISPR/Cas מבטיחים בדיוק את זה - גם אם זה כמובן לא ממש קל כמו שדמיינו.
מדענים העתיקו את המספריים הגנטיים בטבע. מערכת CRISPR/Cas היא מנגנון הגנה,זֶהבַּקטֶרִיָההתפתח במהלך האבולוציהלהגן על עצמך מפני וירוסים. כִּיוירוסיםלנסות להרוג חיידקים על ידי הזרקת החומר הגנטי שלהם.
החיידקים משתמשים ב-CRISPR - הקיצור מייצג "גזוהררבאופן קבועאֲנִימרווחיםסהורטפאלינדרומירepeats" - בקשר עםחלבון Cas9לחתוך את ה-DNA המוזרק של הנגיפים וכך להגן על עצמם.
מערכת CRISPR/Cas נחקרה ותוארה לראשונהבַּקטֶרִיָהכבר בשנת 1987. עם זאת, פריצת הדרך הגיעה בשנת 2011, כאשר קבוצת חוקרים בראשות ביוכימאים וביולוגים מולקולרייםעמנואל שרפנטייה וג'ניפר דאודנהגילה שמערכת CRISPR/Cas פועלת בכל אורגניזם ולכן ניתן להשתמש בה כדי לחתוך DNA במדויק, בין אם בבני אדם, בבעלי חיים או בצמחים.
על עבודתם, שפורסמה ב-2012, קיבלו שרפנטייה ודודנה פרסים רבים, כולל "פרס פריצת הדרך במדעי החיים" ב-2014, שהיה שווה שלושה מיליון דולר כל אחד לשני המדענים. עם זאת, השיא היה ללא ספק זהפרס נובללכימיה, ש-Charpentier ו-Doudna זכו ב-2020. עבודתם של שני הביוכימאים נחגגה כמהפכה ב"עריכת גנום".
מזונות מהונדסים גנטית: האם הם מסוכנים?
הנדסה גנטית: כיצד אורגניזמים עוברים שינוי גנטי
כך פועלות המספריים הגנטיות
כדי להשתמש במספרי הגנים, מונח רצף גנים קצר שנוצר על ידי מדענים בחלבון Cas9. בעזרת CRISPR RNA, הדומה לאמערכת החיסוןעובד ומאחסן את המידע על ה-DNA, החלבון החותך Cas מודרך בדיוק למקום שבו החוקרים רוצים לשנות גן בתא. רצף הגנים המוצב ב-Cas9 מחפש את המקביל התואם ב-DNA,מתחבר לזה וחותך בדיוק בנקודה הזו.
מערכות התיקון של Cell עצמולאחר מכן הרכיבו את גדיל ה-DNA המנותק בחזרה. זה יכול לקרות באופן אקראי, בהיותו בנקודת השבירה אינדיבידואליתאבני בניין של DNAהוסר או הרכיב "שגוי". התוצאה: כבר לא ניתן לקרוא את הגן. זה כבוי. חוקרים יכולים גם לתקן את גדיל ה-DNA באופן ממוקד ולשלב קטע שונה מעט או חדש לחלוטין של DNA.
בדרך זו, המספריים הגנטיים CRISPR/Cas קלים יחסית וזולים לשימוש, וזו הסיבה שניתן להשתמש בהם תוך זמן קצר מאודשיטה סטנדרטית במעבדות ברחבי העולםהפך. תחום יישום נוסף הוא גידול צמחים, בו ניתן להשתמש במספריים גנטיות להגדלת תפוקת היבולים.
הנדסה גנטית: מה בדיקות DNA מגלות עלינו
בדיקה גנטית: מה בדיקות DNA מגלות עלינו
טיפול במספריים גנים עם CRISPR/Cas: כיצד משתמשים בו?
החלטה של סוכנות התרופות הבריטית MHRA עלתה לכותרות ברחבי העולם בנובמבר 2023. הרשות הוציאה אתג'נרפיה קאסגיאישור מותנה ובכך לראשונה שיטת טיפול המבוססת על מספרי הגן CRISPR/Cas. הם גם עברו לבריטניה בדצמבר של אותה שנהלָנוּ-לפי ה-FDA, Casgevy קיבל אישור מותנה באיחוד האירופי בפברואר 2024.
אמור לעזורקאסגיאנשים עם מחלות דם נדירות וקשות לטיפולאנמיה חרמשית ובטא תלסמיה.בשתי המחלות הגנטיות, פיגמנט הדם האדום המוגלובין, האחראי על הובלת החמצן בזרם הדם האנושי, אינו נוצר כראוי.
כאן נכנס טיפול Casgevy, שנקרא גםExa-cel-Therapieידוע. החולים הם בתחילהדָםנלקח, אשר מטופל לאחר מכן בתכשיר שנוצר עם מספרי הגן CRISPR/Cas. בדמו של האדם החולה מופעל גן שפעיל למעשה רק בילדים שטרם נולדו.
לאחר מכן מוזרק הדם המטופל בחזרה למטופל והגן המופעל מייצר a בגוףוריאנט של המוגלובין עוברי, המחליף את תאי הדם הפגומים והמעוותים כך שניתן יהיה להעביר שוב מספיק חמצן בדם. מֵאָז2019שיטה זו כבר סייעה לחלק מהחולים להתאושש מאנמיה חרמשית, שנחשבה בעבר חשוכת מרפאנרפא.
מהם החסרונות ותופעות הלוואי של טיפול ב-CRISPR/Cas?
עם זאת, נטילת הדם וטיפול בתאי הגזע מחוץ לגוף אינם מספיקים. על מנת שיוכלו לבצע את הטיפול בקסגי, על המטופלים לעבור טיפול כזהכימותרפיה במינון גבוהעם כל מי שאתה מכירתופעות לוואי קשותלַעֲבוֹר. בעזרת הכימותרפיהמח העצם של החולה מנוקה מתאי גזע שחלו בעבר.
מכיוון שהטיפול עדיין חדש, הוא יתברר רק בשנים ובעשורים הקרוביםתוחלת חייםשל התאים שהשתנו וכמה זמןהצלחה בטיפולכך נמשך.
גורם שלילי נוסף הואעלויות אדירות. הטיפול ב-Casgevy מוערך בעלות של כ-2.2 מיליון דולר לטיפול באדם חולה בודד.
תאומים מהונדסים גנטית בסין: האם זה אפשרי?
תאומים מהונדסים גנטית בסין: האם זה אפשרי?
העתיד של CRISPR/Cas: היכן עוד ניתן היה להשתמש במספריים הגנטיות?
למרות הנהדרהישגיםהשימוש במספרי הגן CRISPR/Cas עדיין בחיתוליו. אלפי מחלות תורשתיות שנחשבו בעבר חשוכות מרפא יכולות להפוך בעתיד לריפוי, וניתן גם להגן על בעלי חיים וצמחים ולמטב אותם מפני מחלות ונגיעות מזיקים.
טיפול נגד זה אמור להיות זמין בקרובהיפר-כולסטרוליוצאים לשוק, מחלה תורשתית שבה הגוף אינו יכול לפרק כולסטרול כראוי, וזו הסיבה שלחולים יש סיכון מוגבר מאוד להתקף לב. חדש, יעיל ועדין יותרטיפוליםשל מחלות כמוקrebs או HIVיהיה אפשרי בעתיד; יש אנשים שמדברים על עידן חדש של רפואה.
עם זאת, יש גם חששות גדולים. CRISPR/Cas מתערב בבני אדם, בעלי חיים וצמחיםחומר גנטי בגרעין התאא.לִשְׁתוֹללמשל ב-שינויי אקליםמצד אחד, ההסתגלות מציעה אפשרויות והזדמנויות אדירות, אבל במקביל יש גם דיון אינטנסיבי בשאלה האם אנשים צריכים "לשחק את אלוהים" בצורה כזו.
CRISPR/Cas הוא כלי כה רב עוצמה לביולוגיה מולקולרית שה-יש לשקול היטב את השימוש. בסין, החוקר He Jiankui נידון לשלוש שנות מאסר ב-2019 מכיוון שהשתמש במספריים גנטיות כדי לבצע שינויים ממוקדים בהרכב הגנטי של עוברים כדי להפוך אותם לעמידים בפני HIV.