Στις 7 Οκτωβρίου 2020 το Νόμπελ Χημείας απονεμήθηκε σε 2 γυναίκες επιστήμονες την Emmanuelle Charpentier και την Jennifer A. Doudna,
για την ανάπτυξη μιας καινούργιας τεχνικής γενετικής τροποποίησης με το όνομα CRISPR-Cas9 (προφέρεται κρισπερ-κας9). Αυτή ήταν και η πρώτη φορά που δόθηκε Νόμπελ αποκλειστικά σε γυναίκες. Το σύστημα CRISPR/Cas9 χαρακτηρίζεται από την επιστημονική κοινότητα ως «μοριακό ψαλίδι» που μπορεί να αλλάξει το γονιδιώμα των οργανισμών κατά βούληση των επιστημόνων.
Πως λειτουργεί όμως αυτό το μοριακό ψαλίδι και γιατί ήταν τόσο σημαντικό ώστε να κερδίσει (δικαίως) το Νόμπελ Χημείας;
Πριν πάμε στην διαδικασία της γενετικής τροποποίησης, είναι σημαντικό να εξηγηθούν κάποιες έννοιες πάνω στις οποίες βασίζεται κάθε γενετικό εργαλείο. Καταρχάς, ως γενετική τροποποίηση ορίζεται η σκόπιμη τροποποίηση των χαρακτηριστικών ενός οργανισμού μέσω αλλαγής του γενετικού του υλικού. Γενετικό υλικό, ή γονιδίωμα, ή κοινώς DNA, ονομάζουμε την γενετική πληροφορία που καθορίζει όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού. Οι γενετικές πληροφορίες που υπάρχουν στο DNA “μετατρέπονται” σε λειτουργικό προϊόν μέσω της παραγωγής πρωτεϊνών. Για να φτάσει η πληροφορία που βρίσκεται στο DNA στην παραγωγή πρωτεϊνών, χρειάζεται ένα ενδιάμεσο αγγελιοφόρο μόριο, το RNA. Η διαδικασία μετατροπής (που ονομάζεται μεταγραφή) του DNA σε RNA και η επακόλουθη μετάφραση του RNA σε πρωτεΐνη αποτελεί και το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας.
Αυτό το δόγμα λοιπόν εκμεταλλεύεται το σύστημα CRISPR/Cas9 για να προκαλέσει αλλαγές στο DNA που εν τέλη θα αλλάξουν και τις παραγόμενες πρωτεΐνες. Πατήστε στις εικόνες για την ελληνική εκδοχή.
Το σύστημα CRISPR/Cas9 αποτελείται από 2 μόρια κλειδιά: Την πρωτείνη Cas9 η οποία λειτουργέι ώς ένα ψαλίδι που κόβει το DNA σε ένα συγκεκριμένο μέρος, και ένα μόριο RNA, που ονομάζεται RNA οδηγός και καθοδήγει την Cas9 στο συγκεκριμένο σημείο του DNA που έχουν βάλει στόχο οι επιστήμονες να αλλάξουν. Όταν η πρωτεΐνη Cas9 κόψει το DNA, ο οργανισμός αναγνωρίζει την “ζημία” που υπέστη το DNA, και ξεκινάει την διαδικασία της επιδιόρθωσης. Κατά την επιδιόρθωση του DNA, το κύτταρο έχει δυο επιλογές: είτε 1) να ενώσει τα 2 σπασμένα τμήματα, είτε 2) να χρησιμοποιήσει ένα άλλο τμήμα DNA, παρόμοιο με το "σπασμένο”, ως πρότυπο για να διορθώσει τη ζημία. Έτσι λοιπόν, οι επιστήμονες εκμεταλλεύονται τον ενδογενή μηχανισμό επιδιόρθωσης του κυττάρου ανάλογα με τις ανάγκες τους. Εάν θέλουν να εισαγάγουν μια μετάλλαξη στο DNA τότε απλώς αφήνουν το κύτταρο να ξανακολλήσει τα σπασμένα κομμάτια καθώς αυτή είναι μια διαδικασία που τις περισσότερες φορές δεν είναι τέλεια και οδηγεί σε λάθη προκαλώντας έτσι μεταλλάξεις. Εάν θέλουν να διορθώσουν ή να εισαγάγουν ένα νέο κομμάτι στο DNA, τότε δίνουν στο κύτταρο ένα πρότυπο μόριο DNA το οποίο θα λειτουργήσει ως “καλούπι” που θα αντιγράψει ο επιδιορθωτικός μηχανισμός για να διορθώσει την ζημία. Πατήστε στην εικόνα για την ελληνική εκδοχή.
Ποιες είναι οι εφαρμογές τoυ συστήματος CRISPR/Cas9;
Η γενετική τροποποίηση έχει αναρίθμητες εφαρμογές σε σχεδόν τους τομείς των Βιοεπιστημών αλλά και της καθημερινής ζωής. Τροποποιώντας το γενετικό υλικό των οργανισμών, οι επιστήμονες μπορούν να αποκαλύψουν τον μηχανισμό διαφόρων κληρονομικών ασθενειών και να βρουν ή να βελτιστοποιήσουν θεραπείες, μπορούν επίσης να διορθώσουν απευθείας γονίδια υπεύθυνα για μια ασθένεια θεραπεύοντας έτσι τον ασθενή χωρίς την χρήση φαρμάκων και ακόμη, να βοηθήσουν τον οργανισμό μας να καταπολεμήσει τον καρκίνο. Και ενώ οι περισσότερες από αυτές τις εφαρμογές στην ιατρική είναι ακόμα σε πειραματικό στάδιο, σε άλλους τομείς της επιστήμης το CRISPR /Cas9 χρησιμοποιείται ήδη έμπρακτα πέρα από το πειραματικό στάδιο. Για παράδειγμα η εταιρία Tropic Biosciences στο Ηνωμένο Βασίλειο κατασκεύασε μια ποικιλία ντεκαφεϊνέ κόκκων καφέ, στην Καλιφόρνια η εταιρία Synthetic Genomics δημιούργησε άλγη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή βιοκαυσίμων ενώ στη Βραζιλία επιστήμονες δουλεύουν για να παράξουν τις πρώτες καυτερές ντομάτες! Το σύστημα CRISPR/Cas9 περιεγράφηκε για πρώτη φορά το 2012 και μέσα σε 8 μόλις χρόνια έχει κυριαρχήσει στην έρευνα στις Βιοεπιστήμές και εφαρμόζεται ήδη στην παραγωγή βελτιωμένων τροφών, υλικών και καυσίμων. Απ’ ότι φαίνεται, αυτή είναι μόνο η αρχή.
ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ
ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ
____________
greekwomeninstem@gmail.com
'Εχετε ιδέες, ερωτήσεις, σχόλια ή ειδικά αιτήματα;
Θέλετε να γράψουμε για την έρευνά σας ή να προτείνετε κάποια ερευνήτρια για την οποία θα θέλατε να μάθετε περισσότερα;
Στείλτε μας μειλ ή συμπληρώστε την φόρμα και πατήστε "υποβολή" και θα χαρούμε να έρθουμε σε επαφή μαζί σας!
[contact-form-7 id=”44″ title=”Contact form 1″]