Ponad cztery lata po urodzeniu pierwszych dzieci z edytowanymi genomami techniki edycji genomu wciąż nie są wystarczająco bezpieczne, aby można je było stosować w embrionach ludzkich przeznaczonych do reprodukcji, ogłosili organizatorzy Trzeciego Międzynarodowego Szczytu Edycji Genomu Człowieka na zakończenie spotkanie.

„Dziedziczna edycja ludzkiego genomu pozostaje obecnie niedopuszczalna” – napisali w oświadczeniu wydanym 8 marca. „Nie ustalono przedklinicznych dowodów na bezpieczeństwo i skuteczność dziedzicznej edycji ludzkiego genomu, ani nie zakończono dyskusji społecznej i debaty politycznej”.

Poza dziećmi CRISPR: jak postępuje edycja ludzkiego genomu po skandalu

Oświadczenie pojawiło się pod koniec dnia dyskusji i debaty w Londynie na temat możliwości zmiany genomów embrionów lub komórek rozrodczych, zwanych gametami, w sposób, który byłby przekazywany przyszłym pokoleniom. Wiele rozmów na spotkaniu koncentrowało się na wyzwaniach technicznych i naukowych, takich jak niepewne konsekwencje rozerwania obu nici podwójnej helisy DNA – niezbędny krok w niektórych formach edycji genomu – w embrionach.

Oprócz tych wyzwań, społeczeństwo musi zmagać się z pytaniami, czy technologia powinna zostać wdrożona, organizatorzy stwierdzili: „Nie istnieją ramy zarządzania i zasady etyczne dotyczące odpowiedzialnego korzystania z dziedzicznej edycji ludzkiego genomu”.

Efekty edycji

Niektórzy badacze argumentowali, że dziedziczna edycja genomu może pomóc ludziom, którzy są nosicielami chorób genetycznych, w uniknięciu przekazywania tych chorób swoim dzieciom. W wielu przypadkach można to już zrobić, łącząc zapłodnienie in vitro (IVF) z testowaniem powstałych zarodków pod kątem danej choroby genetycznej. Ale nie zawsze jest to możliwe, na przykład gdy wszystkie zarodki pary nieuchronnie odziedziczą zaburzenie genetyczne lub gdy wszystkie dostępne zarodki niosą odpowiedzialne geny.

Oprócz szerszych obaw związanych z etyką i sprawiedliwością społeczną, edycja embrionów wymagałaby bezpiecznej i skutecznej platformy do edycji genomu, aby zminimalizować szanse wyrządzenia krzywdy embrionowi, powstałemu dziecku i jego potomkom. Większość badań nad edycją genomu w embrionach przeprowadzono jednak przy użyciu modeli zwierzęcych, takich jak myszy, które mogą nie odzwierciedlać dokładnie tego, co dzieje się w ludzkich embrionach. I chociaż potencjalne terapie edycji genomu były szeroko badane w dorosłych komórkach ludzkich, zarodki mogą reagować inaczej niż dorosłe komórki na uszkodzenia DNA spowodowane przez niektóre narzędzia do edycji genomu.

Tylko garstka laboratoriów bezpośrednio próbowała edytować genomy ludzkich embrionów za pomocą popularnego systemu edycji CRISPR-Cas9, a kilka z nich zaprezentowało wyniki na szczycie.

Edycja genu CRISPR w ludzkich embrionach sieje chaos chromosomalny

Enzym Cas9 działa poprzez rozbijanie obu nici DNA w miejscu wyznaczonym przez prowadzący fragment RNA. Następnie komórka naprawia to pęknięcie DNA albo za pomocą podatnego na błędy mechanizmu, który łączy ze sobą dwa końce, ale czasami usuwa lub wstawia kilka liter DNA w procesie, albo zastępując brakujący DNA sekwencją skopiowaną z szablonu dostarczonego przez badacz. Pęknięcia DNA utworzone przez Cas9 w embrionach są zwykle naprawiane przy użyciu ścieżki podatnej na błędy, zamiast przy użyciu szablonowego DNA, powiedział na konferencji Deitrich Egli, biolog komórek macierzystych z Columbia University w Nowym Jorku.

Egli i inni badacze również opisali konsekwencje pęknięć dwuniciowych dokonanych przez Cas9. Biolog rozwojowy Kathy Niakan z University of Cambridge w Wielkiej Brytanii opowiedziała o doświadczeniach swojego laboratorium z widoczną utratą dużych regionów chromosomów, która miała miejsce podczas używania CRISPR-Cas9 do edycji ludzkich embrionów¹. Shoukhrat Mitalipov, biolog reprodukcyjny z Oregon Health & Science University w Portland, powiedział również, że jego laboratorium znalazło duże delecje DNA w miejscu edycji w ludzkich zarodkach i że te delecje mogą nie zostać wykryte za pomocą standardowych testów².

„Czy embriony ludzkie na tym etapie naprawdę tolerują tego rodzaju interwencję?” zapytał Dagan Wells, genetyk zajmujący się reprodukcją na Uniwersytecie Oksfordzkim w Wielkiej Brytanii, który również donosił o reakcjach na pęknięcia DNA w ludzkich embrionach. Około 40% embrionów w jednym z jego badań nad edycją genomu nie naprawiło uszkodzonego DNA. Powiedział, że ponad jedna trzecia tych zarodków nadal się rozwijała, co skutkowało utratą lub zyskaniem fragmentów chromosomów w niektórych komórkach. Mogłoby to zagrozić zdrowiu potomstwa, gdyby pozwolono takim zarodkom na dalszy rozwój. „Te wyniki są naprawdę ostrzeżeniem” – powiedział.

Lepsze techniki

Istnieją nowsze odmiany edycji CRISPR-Cas9, które nie łamią obu nici helisy DNA. Na przykład edycja zasad może przekształcić jedną literę DNA w inną, a technika zwana edycją pierwotną pozwala naukowcom wstawiać sekwencje DNA w sposób bardziej przewidywalny niż edycja CRISPR-Cas9. Żadna z tych metod nie powoduje pęknięć dwuniciowych, ale nie zostały one tak dokładnie zbadane i zoptymalizowane jak CRISPR-Cas9. Na szczycie biolog rozwojowy Yuyu Niu z Kunming University of Science and Technology w Chinach poinformował, że jeden rodzaj podstawowego edytora nie spowodował mutacji DNA poza celem u makaków rezusów (Macaca Mulat) zarodków, ale spowodował niepożądane mutacje RNA³.

Superprecyzyjne narzędzie CRISPR udoskonalone dzięki inżynierii enzymatycznej

Alternatywą dla edytowania zarodków byłoby zamiast tego edytowanie gamet, takich jak komórki jajowe i plemniki, lub komórek macierzystych, które je dają. Pominęłoby to również obawy, że próby edytowania zarodków mogą nie zakończyć się sukcesem we wszystkich komórkach zarodka, w wyniku czego potomstwo zawiera mieszankę edytowanych i nieedytowanych komórek. Kilku badaczy obecnych na szczycie poinformowało o postępach w kierunku generowania gamet w laboratorium, ale robienie tego z ludzkimi komórkami przeznaczonymi do celów reprodukcyjnych nadal stanowi wyzwanie.

Organizatorzy szczytu nalegali, aby naukowcy nadal badali każdą z tych opcji, nawet gdy decydenci i opinia publiczna zmagają się z ograniczeniami, jakie należy nałożyć na dziedziczne edytowanie genomu. Lovell-Badge z Francis Crick Institute w Londynie, który przewodniczył komitetowi organizacyjnemu szczytu. „Równolegle musi toczyć się więcej dyskusji na temat tego, czy ta technika jest kiedykolwiek używana”.