CRISPR/Cas9, „foarfeca genetică” revoluționară câștigătoare a Premiului Nobel

În natură au existat întotdeauna prade și prădători. În lumea microscopică a bacteriilor, prădătorii sau, mai bine spus, invadatorii, sunt reprezentați de bacteriofage: acestea sunt virusuri ce atacă bacteriile, în care își injectează propriul material generic pentru a începe reproducerea.

Pentru a se apăra de un astfel de atac nedorit, bacteriile au dezvoltat un sistem ingenios: o extrem de precisă „foarfecă” molecular ce taie ADN-ul invadatorului și îl dezactivează, astfel prevenind infectarea.

Chiar și mai surprinzător, prin sistemul CRISPR/Cas9, bacteriile pot memora genetic infecțiile ce au avut deja loc, permițându-le să răspundă prompt la o posibilă a doua întâlnire cu patogenul și să transmită acest răspuns la urmașii lor.

CRISPR/Cas9 (numită uneori doar CRISPR) este un complex alcătuit din două părți, ce au împreună funcția de a identifica punctul dorit de pe ADN-ul țintă și de a-l tăia.

În special:

• CRISPR este implicată în recunoașterea secvențelor ce urmează a fi tăiate. Această recunoaștere este absolut specifică și are loc datorită unei molecule ARN speciale, numită „ghid ARN” (a cărei secvență este complementară celei a punctului de pe ADN ce urmează a fi tăiat), ce poate fi modificată cu ușurință în laborator. După cum sugerează numele, ghidul ARN „orientează” Cas9, cealaltă componentă a complexului, indicând unde să se producă ruptura.

• Cas (urmată de o cifră, de obicei 9) este o nuclează, adică o enzimă ce taie ADN-ul, și de fapt răspunde de tăierea moleculei țintă. Odată asociat cu Cas9, ghidul ARN acționează ca un fel de „ancoră”, oprind Cas9 la secvența ADN desemnată. Cas9, al cărei nume înseamnă CRISPR-asociat*, introduce o dublă fractură elicoidală în punctul ales, și poate fi programat să efectueze schimbări specifice în genomul unei celule.

CRISPR/Cas9 este un sistem foarte versatil de editare genetică. Complexul CRISPR/Cas9 introduce o fractură în spirala dublă de ADN, activând astfel procese de reparare extrem de bine conservate ce pot duce la dezactivarea genei țintă, într-un final.

Aceste procese pot fi exploatate și pentru a insera informații genetice noi în situl țintă al CRISPR/Cas9, sau pentru a corecta mutațiile patologice. De îndată ce este modificată, CRISPR/Cas9 poate fi utilizată și pentru a livra factori în ADN ce activează sau inhibă expresia genetică.

Descoperirea CRISPR/Cas9 a revoluționat cercetarea biometrică, făcând ca editarea genetică să devină o procedură rapidă și simplă . Din punct de vedere clinic,  precizia acestei noi forme de medicină moleculară deschide perspective interesante pentru tratamentul a numeroase boli.

În cele din urmă, prin Premiul Nobel a fost premiat un drum de cercetare lung și virtuos, ce a culminat cu caracterizarea moleculară a mecanismului de acțiune al CRISPR/Cas9 și cu primele demonstrații ale utilizării acestui sistem pentru editarea genetică specifică.

Sistemul CRISPR/Cas9 este extrem de versatil și ușor de utilizat, ceea ce îl face ideal pentru numeroase utilizări. Acestea variază de la cercetarea biometrică la tratament și diagnostic, de la generarea modelelor animale la modificarea genetică specifică în agronomie și zoologie.

Înainte de CRISPR/Cas9 (sau Î.C., Înainte de CRISPR) existau alte sisteme de editare genetică specifică. Printre cele mai eficiente merită menționată nucleazele proteinelor deget de zinc (sau ZFN) și TALEN, două sisteme de editare genetică utilizate în continuare și prezente în clinică.

Spre deosebire de CRISPR/Cas9, ZFN-urile și TALEN-urile necesită o programare mai complexă din acest motiv fiind mai puțin răspândite. Cu toate acestea, utilizarea lor se suprapune în mare măsură peste cea a CRISPR/Cas9. Cercetarea cu durata de zece ani și experiența clinică acumulată cu ZFN-uri și TALEN-uri a permis dezvoltarea rapidă a CRISPR/Cas9.