Το εργαλείο επεξεργασίας γονιδίων CRISPR μπορεί να είναι ζωτικής σημασίας για την καταπολέμηση ενός από τους πιο θανατηφόρους ιούς που κυκλοφορούν στον κόσμο - έναν ιό που έχει σκοτώσει εκατοντάδες εκατομμύρια από το 2020.

Δεν είναι Covid-19, φυσικά. Ο ιός είναι ένας τύπος ιδιαίτερα επιθετικής γρίπης των πτηνών που αποδεκατίζει πληθυσμούς κοτόπουλων παγκοσμίως. Αποκαρδιωτικά, πολλά κοπάδια έχουν θανατωθεί για να περιορίσουν την ασθένεια. Αυτές οι τιμές που εκτοξεύονται στα ύψη για μια ντουζίνα αυγά; Αυτό το στέλεχος της γρίπης ευθύνεται εν μέρει.

Εκτός από τους λογαριασμούς παντοπωλείου, η εξάπλωση της πυρκαγιάς του ιού μεταξύ των πουλερικών εγείρει επίσης την ανησυχητική προοπτική ότι θα μπορούσε να πηδήξει σε άλλα είδη - συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Σύμφωνα με Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας, 10 χώρες σε τρεις ηπείρους έχουν αναφέρει σημάδια του ιού της γρίπης των πτηνών σε θηλαστικά από το 2022, πυροδοτώντας ανησυχίες για μια άλλη πανδημία.

Αρκετές χώρες έχουν ξεκινήσει εκστρατείες εμβολιασμού για την καταπολέμηση του ιού. Αλλά είναι ένας τρομερός εχθρός. Όπως τα στελέχη της ανθρώπινης γρίπης, ο ιός μεταλλάσσεται γρήγορα και καθιστά τα εμβόλια λιγότερο αποτελεσματικά με την πάροδο του χρόνου.

Τι θα γινόταν όμως αν μπορούσαμε να σβήσουμε τις λοιμώξεις στο μπουμπούκι;

Αυτή την εβδομάδα, μια ομάδα από το Ηνωμένο Βασίλειο κατασκεύασε «σούπερ κοτόπουλα» ανθεκτικά σε μια κοινή γρίπη των πτηνών. Στα αρχέγονα γεννητικά κύτταρα κοτόπουλου -αυτά που εξελίσσονται σε σπέρμα και ωάριο- χρησιμοποίησαν το CRISPR-Cas9 για να τροποποιήσουν ένα μόνο γονίδιο που είναι κρίσιμο για την αναπαραγωγή του ιού.

Τα επεξεργασμένα κοτόπουλα μεγάλωσαν και συμπεριφέρθηκαν όπως τα μη επεξεργασμένα συνομήλικά τους «ελέγχου». Ήταν υγιείς, γέννησαν αυγά με τους συνηθισμένους αριθμούς και χτυπούσαν χαρούμενα στα στυλό τους. Αλλά η γενετική τους ενίσχυση έλαμψε όταν προκλήθηκαν με μια πραγματική δόση γρίπης παρόμοια με αυτή που θα μπορούσε να κυκλοφορήσει σε ένα μολυσμένο κοτέτσι. Τα επεξεργασμένα κοτόπουλα καταπολέμησαν τον ιό. Όλα τα πτηνά ελέγχου κόλλησαν τη γρίπη.

Τα αποτελέσματα είναι «ένα πολυαναμενόμενο επίτευγμα», δήλωσε ο Δρ Jiří Hejnar στο Ινστιτούτο Μοριακής Γενετικής της Τσεχικής Ακαδημίας Επιστημών, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, είπε ΕπιστήμηΤο Πίσω στο 2020, Ο Hejnar χρησιμοποίησε το CRISPR να κατασκευάσει κοτόπουλα ανθεκτικά σε έναν καρκινογόνο ιό, ανοίγοντας το δρόμο για αποτελεσματική επεξεργασία γονιδίων σε πτηνά.

Η τεχνολογία έχει ακόμη δρόμο να διανύσει. Παρά τη γενετική ώθηση, τα μισά από τα επιμελημένα πτηνά αρρώστησαν όταν προσβλήθηκαν με μεγάλη δόση ιού. Αυτό το μέρος του πειράματος σήκωσε επίσης μια κόκκινη σημαία: ο ιός προσαρμόστηκε γρήγορα στις γονιδιακές τροποποιήσεις με μεταλλάξεις που τον έκαναν καλύτερο διαδοτικό—όχι μόνο μεταξύ των πτηνών, αλλά και αποκτώντας μεταλλάξεις που θα μπορούσαν να μεταπηδήσουν στους ανθρώπους.

«Αυτό μας έδειξε μια απόδειξη της ιδέας ότι μπορούμε να προχωρήσουμε προς το να κάνουμε τα κοτόπουλα ανθεκτικά στον ιό», δήλωσε η συγγραφέας της μελέτης Δρ. Wendy Barclay στο Imperial College του Λονδίνου σε συνέντευξη Τύπου. «Αλλά δεν είμαστε ακόμα εκεί».

Ο ΣΤΟΧΟΣ

Σε 2016, Ο Barclay ανακάλυψε ένα γονίδιο κοτόπουλου που χρησιμοποιούν οι ιοί της γρίπης των πτηνών για να μολύνουν και να αναπτυχθούν μέσα στα κύτταρα του κοτόπουλου. Ονομάζεται ANP32A, είναι μέρος μιας οικογένειας γονιδίων που μεταφράζει πληροφορίες DNA σε άλλους βιοχημικούς αγγελιοφόρους για την κατασκευή πρωτεϊνών. Μόλις εισέλθει σε ένα κύτταρο πτηνών, ο ιός της γρίπης μπορεί να συνεπιλέξει τα προϊόντα του γονιδίου για να δημιουργήσει περισσότερα αντίγραφα του εαυτού του και να εξαπλωθεί σε κοντινά κύτταρα.

Το ANP32A δεν είναι ο μόνος γενετικός σύνδεσμος μεταξύ κυττάρων και ιού. Μια μεταγενέστερη μελέτη βρήκε ένα δεύτερο «προστατευτικό» γονίδιο που εμποδίζει τους ιούς της γρίπης να αναπτυχθούν στα κύτταρα. Το γονίδιο είναι παρόμοιο με το ANP32A, αλλά με δύο σημαντικές αλλαγές που διακόπτουν τη σύνδεση του ιού με το κύτταρο όπως το κλείσιμο μιας πόρτας. Επειδή οι ιοί απαιτούν έναν οικοδεσπότη για να αναπαραχθούν, το οδόφραγμα ουσιαστικά κόβει τη ζωή τους.

«Αν μπορούσατε να διακόψετε αυτή την αλληλεπίδραση [γονιδίου-ιού] με κάποιο τρόπο…ίσως με αυτήν την επεξεργασία γονιδίων, τότε ο ιός δεν θα μπορούσε να αναπαραχθεί», είπε ο Barclay.

Η νέα μελέτη ακολούθησε αυτή τη γραμμή σκέψης. Χρησιμοποιώντας το CRISPR, άλλαξαν το ANP32A σε αρχέγονα γεννητικά κύτταρα κοτόπουλου με μάτισμα στις δύο γενετικές αλλαγές που παρατηρήθηκαν στο προστατευτικό γονίδιο. Τα κύτταρα, όταν εγχύθηκαν σε έμβρυα κοτόπουλου, αναπτύχθηκαν σε επεξεργασμένο σπέρμα και ωάρια σε υγιή ώριμα κοτόπουλα, τα οποία συνέχισαν να έχουν νεοσσούς με το επεξεργασμένο γονίδιο ANP32A.

Η διαδικασία ακούγεται τεχνική, αλλά είναι βασικά μια επιτάχυνση του 21ου αιώνα μιας αρχαίας τεχνικής εκτροφής: αναπαράγετε ζώα για να διατηρήσετε τα επιθυμητά χαρακτηριστικά - σε αυτήν την περίπτωση, την αντίσταση στους ιούς.

Το Stand

Η ομάδα εξέτασε τα επεξεργασμένα κοτόπουλα με αρκετές προκλήσεις ιών.

Σε ένα, έριξαν μια δόση ιού της γρίπης των πτηνών στις μύτες 20 νεοσσών δύο εβδομάδων - τα μισά από τα οποία ήταν γενετικά τροποποιημένα, τα άλλα εκτράφηκαν κανονικά. Η διαδικασία ακούγεται έντονη, αλλά η ποσότητα του ιού προσαρμόστηκε προσεκτικά σε αυτήν που συνήθως υπάρχει σε ένα μολυσμένο κοτέτσι.

Και τα 10 πτηνά ελέγχου αρρώστησαν. Αντίθετα, μόνο ένα από τα επιμελημένα κοτόπουλα μολύνθηκε. Και ακόμα κι έτσι, δεν μετέδωσε τον ιό στα άλλα πουλιά που επιμελήθηκαν.

Σε μια δεύτερη δοκιμή, η ομάδα αύξησε τη δόση σε περίπου 1,000 φορές περισσότερο από το αρχικό spritz μύτης. Κάθε πτηνό, ανεξάρτητα από τη γενετική του σύνθεση, κόλλησε τον ιό. Ωστόσο, τα πουλιά που επιμελήθηκαν χρειάστηκαν περισσότερο χρόνο για να αναπτύξουν συμπτώματα γρίπης. Έφεραν επίσης χαμηλότερα επίπεδα του ιού και ήταν λιγότερο πιθανό να τον μεταδώσουν σε άλλους στο κοτέτσι τους - ανεξάρτητα από τη γενετική σύνθεση.

Με την πρώτη ματιά, τα αποτελέσματα ακούγονται πολλά υποσχόμενα. Σήκωσαν όμως και κόκκινη σημαία. Ο λόγος που οι ιοί μόλυναν τα επεξεργασμένα κοτόπουλα παρά τα προστατευτικά «σούπερ γονίδια» τους ήταν ότι τα ζωύφια προσαρμόστηκαν γρήγορα στις γενετικές τροποποιήσεις. Με άλλα λόγια, μια ανταλλαγή γονιδίων με σκοπό την προστασία των ζώων θα μπορούσε, κατά ειρωνικό τρόπο, να ωθήσει τον ιό να εξελιχθεί πιο γρήγορα.

Το Golden Trio

Γιατί να συμβεί αυτό; Αρκετές δοκιμές διαπίστωσαν ότι μεταλλάξεις στο ιικό γονιδίωμα πιθανότατα επέτρεψαν στους ιούς να αρπάξουν άλλα μέλη της οικογένειας ANP32A. Αυτές οι πρωτεΐνες κανονικά κάθονται στον πάγκο κατά τη διάρκεια ιικών εισβολών της γρίπης και αντιστέκονται σιωπηλά στην αντιγραφή του ιού. Αλλά με την πάροδο του χρόνου, ο ιός έμαθε να λειτουργεί με κάθε γονίδιο για να τονώσει την αναπαραγωγή του.

Η ομάδα γνωρίζει καλά ότι παρόμοιες αλλαγές θα μπορούσαν να επιτρέψουν στον ιό να μολύνει άλλα είδη, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. «Δεν ανησυχήσαμε από τις μεταλλάξεις που είδαμε, αλλά το γεγονός ότι αποκτήσαμε σημαντική ανακάλυψη [λοίμωξη] σημαίνει ότι χρειαζόμαστε πιο αυστηρές αλλαγές στο μέλλον», είπε ο Barclay.

Ο Δρ Sander Herfst στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου Erasmus, που σπουδάζει εισβολή της γρίπης των πτηνών σε θηλαστικά, συμφωνεί. «Είναι απαραίτητο ένα υδατοστεγές σύστημα όπου δεν λαμβάνει χώρα άλλη αναπαραγωγή [ιικού] ιού στα κοτόπουλα», αυτός είπε Επιστήμη.

Μια πιθανή λύση είναι περισσότερη γονιδιακή επεξεργασία. Το ANP32A είναι μόνο ένα από τα τρία γονιδιακά μέλη που βοηθούν τους ιούς να ευδοκιμήσουν. Σε μια προκαταρκτική δοκιμή, η ομάδα απενεργοποίησε και τα τρία γονίδια σε κύτταρα σε ένα τρυβλίο Petri. Τα επεξεργασμένα κύτταρα αντιστάθηκαν σε ένα εξαιρετικά επικίνδυνο στέλεχος του ιού της γρίπης.

Αλλά και πάλι δεν είναι η τέλεια λύση. Αυτά τα γονίδια είναι multitasker που ρυθμίζουν την υγεία και τη γονιμότητα. Η επεξεργασία και των τριών θα μπορούσε να βλάψει την υγεία και την ικανότητα αναπαραγωγής ενός κοτόπουλου. Η πρόκληση τώρα είναι να βρούμε τροποποιήσεις γονιδίων που αποκρούουν τους ιούς, αλλά εξακολουθούν να διατηρούν την κανονική λειτουργία.

Εκτός από τη βιοτεχνολογία, οι κανονισμοί και η κοινή γνώμη αγωνίζονται επίσης να φτάσουν τον κόσμο της γονιδιακής επεξεργασίας. Τα ζώα με CRISPR θεωρούνται σήμερα γενετικά τροποποιημένοι οργανισμοί (ΓΤΟ) σύμφωνα με τους νόμους της Ευρωπαϊκής Ένωσης, μια ονομασία που συνοδεύεται από ένα φορτίο ρυθμιστικών αποσκευών και προβλήματα αντίληψης του κοινού. Ωστόσο, επειδή οι γονιδιακές επεξεργασίες όπως αυτές στη μελέτη μιμούνται εκείνες που μπορεί να συμβούν φυσικά στη φύση - αντί να συνδυάζουν γονίδια από έναν οργανισμό σε έναν άλλο - ορισμένα ζώα με CRISPR μπορεί να είναι πιο αποδεκτά από τους καταναλωτές.

«Νομίζω ότι ο κόσμος αλλάζει» είπε Η συγγραφέας της μελέτης Δρ. Helen Sang, μια ειδικός που έχει εργαστεί σε ανθεκτικά στη γρίπη πτηνά για τρεις δεκαετίες. Οι κανονισμοί για τα γενετικά επεξεργασμένα ζώα για τροφή πιθανότατα θα αλλάξουν καθώς η τεχνολογία ωριμάζει - αλλά τελικά, το τι είναι αποδεκτό θα εξαρτηθεί από τις πολυπολιτισμικές απόψεις.

Image Credit: Τόνι Κουένκα / Unsplash

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/