Mozaikowatość embrionów wciąż blokuje edycję genów u dzieci. Na czym polega problem?

„Największą przeszkodą nie jest już sama precyzja edycji, ale mozaikowatość” – komentuje Dieter Egli z Columbia University. Kiedy w 2018 roku chiński badacz He Jiankui ogłosił narodziny trzech dzieci z edytowanym genem CCR5, świat nauki potępił go niemal jednogłośnie. Główny zarzut nie dotyczył etyki samej ingerencji w ludzką linię zarodkową, lecz skrajnego ryzyka – użyta wówczas technologia CRISPR-Cas9 działała jak młot kowalski, przecinając obie nici DNA i pozostawiając niebezpieczne ślady w genomie. Teraz zespół z USA pokazał, że znacznie delikatniejsze „edytory zasadowe” radzą sobie bez wprowadzania niechcianych mutacji. Czy to oznacza, że jesteśmy gotowi bezpiecznie edytować geny ludzkich zarodków?

Od nożyc do precyzyjnego skalpela

→ Czytaj też: Pierwsza osoba uratowana przez edycję zasad CRISPR. Miała wtedy 13 lat

Klasyczny CRISPR-Cas9 tnie obie nici podwójnej helisy. Komórka, próbując naprawić uszkodzenie, często popełnia błędy – małe mutacje, które mogą wyłączyć gen, a w najgorszym wypadku doprowadzić do poważnych rearanżacji chromosomowych. Dlatego metodę uznano za zbyt brutalną do stosowania na ludzkich embrionach. Edytory zasadowe (base editors) działają subtelniej: zmieniają pojedynczą literę kodu genetycznego, przecinając tylko jedną nić DNA. Dzięki temu naprawa jest precyzyjna, a prawdopodobieństwo katastrofalnych błędów – drastycznie mniejsze.

W badaniu opublikowanym na platformie bioRxiv Dieter Egli i jego współpracownicy z Columbia University przetestowali edytory zasadowe na zdrowych, dwukomórkowych zarodkach przekazanych przez dawców. W pierwszym wariancie eksperymentu pożądaną zmianę udało się wprowadzić w trzech czwartych komórek – bez żadnych efektów ubocznych. Drugi wariant wypadł gorzej, ale zdaniem badaczy winowajcą były cząsteczki naprowadzające (guide RNA), a nie sama technologia. „Dzięki lepszemu projektowaniu i testowaniu guide RNA można wyeliminować efekty niecelowane” – tłumaczą.

Cichy wróg: problem mozaikowatości

→ Czytaj też: Biologiczny ołówek na talerzu. Dieta, która przepisuje twoje geny

Mimo tych obietnic pozostaje jeden problem, który wstrzymuje oddech całej dziedzinie edycji zarodkowej. Nazywa się mozaikowatość. W przeciwieństwie do terapii u dorosłych – gdzie wystarczy skorygować ułamek komórek, by złagodzić objawy choroby – dla embrionu liczy się każda komórka. Jeśli edycja powiedzie się tylko w części blastomerów, z zarodka rozwinie się dziecko, którego organizm będzie genetyczną mozaiką: część komórek z poprawionym genem, część z wadliwym. Taka osoba nadal może zachorować na schorzenie, które terapia miała wyeliminować.

Trzy genetycznie edytowane dzieci dorastające w Chinach najprawdopodobniej wszystkie są mozaikami.

Diagnostyka przedimplantacyjna polega na pobraniu pojedynczej komórki z zarodka i przebadaniu jej pod kątem mutacji. Jednak przy mozaice wynik z jednej komórki nie mówi nic o pozostałych. Nie ma obecnie metody, która pozwoliłaby z całą pewnością stwierdzić, że edytowany zarodek nie jest mozaiką. I właśnie ten brak diagnostycznej pewności blokuje dziś wszelkie kliniczne próby edycji genów w ludzkiej linii zarodkowej.

Obejście problemu: edytować plemniki i komórki jajowe

Czy da się wyeliminować mozaikowatość? Naukowcy widzą jedno rozwiązanie: edytować materiał genetyczny, zanim dojdzie do zapłodnienia. Jeśli poprawimy gen w plemniku lub komórce jajowej, każda komórka przyszłego organizmu otrzyma identyczną, skorygowaną wersję DNA. U ludzi takiej procedury jeszcze nie przeprowadzono, ale jeden ze start-upów ogłosił niedawno, że potrafi hodować plemniki w laboratorium z macierzystych komórek spermatogonialnych. Gdyby to potwierdzono, drogę do edycji gamet mielibyśmy na wyciągnięcie ręki. Wtedy bezpieczne wprowadzanie zmian w ludzkim genomie przestałoby być techniczną fantazją, a stało się realną – choć wciąż głęboko kontrowersyjną etycznie – możliwością.

Zespół Egli’ego z Columbia University nie twierdzi, że czas już otwierać puszkę Pandory. Wręcz przeciwnie – badanie pokazuje, jak wiele jeszcze brakuje. Edytory zasadowe są bezpieczniejsze od Cas9, ale mozaikowatość to ściana nie do przeskoczenia przy obecnych protokołach. Pytanie nie brzmi już „czy umiemy ciąć bez błędów”, lecz „czy umiemy zagwarantować, że cięcie zadziała w każdej komórce”.

Technologia pędzi naprzód szybciej niż debata publiczna i ramy prawne. Unia Europejska właśnie złagodziła przepisy dotyczące edytowanych upraw, przyjmując nowe prawo, które pozwala szybciej zatwierdzać zmodyfikowane rośliny. Łatwo sobie wyobrazić, że podobna dyskusja w medycynie rozrodczej jest tylko kwestią czasu. Zanim do niej dojdzie, biolodzy muszą rozwiązać problem mozaikowatości – bo od tego zależy, czy kiedykolwiek usłyszymy „tak” dla edycji genów ludzkich zarodków. A to wciąż pozostaje pytaniem bez odpowiedzi.