מנגנון הגנה של חיידקים יאפשר כנראה בעתיד לתקן פגמים גנטיים אצל עוברים. במקום להשמיד DNA של נגיפים פולשים, אולי נוכל בעתיד לשנות את החומר התורשתי האנושי
תשכחו ממכוניות מעופפות ורובוטים בעלי אינטליגנציה מלאכותית. העתיד האמיתי טמון ביכולת לשנות את ה-DNA שלנו, אנשים בשר ודם, וכך לשלוט בתכונות פיזיות ומנטליות ולרפא מחלות ונכויות בלי צורך בתרופות. אנו יכולים גם להעצים בדרך הזאת תכונות חיוביות ועוד מגוון בלתי נדלה של אפשרויות. כל העולם פרוש לפנינו.
רק השנה התפרסם מחקר פרובוקטיבי בו דיווחו חוקרים מסין שהם הצליחו לראשונה לבצע שינוי גנטי בעוברים אנושיים באמצעות שיטה ביוטכנולוגית חדשנית שנקראת CRISPR/cas9 - ראשי תיבות של Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeat. אמנם האתיקה של המחקר כרגע מוטלת בספק, אבל אם נניח את זה לרגע בצד, תענו בכנות לעצמכם – נכון שזה הרבה יותר מגניב ממכוניות מעופפות?
הסרטון מספק הכרות קצרה אך הכרחית עם טכנולוגית הקריספר:
איך הכל התחיל?
כמעט כמו כל דבר בביולוגיה, גם כאן הסיפור מתחיל בחיידק. בדיוק כמו בני אדם, חיידקים צריכים להגן על עצמם מפני נגיפים. הנגיף אינו יכול לחיות באופן עצמאי ולכן זקוק לתא מארח, שאליו הוא חודר ומשעבד אותו כדי לנצל אותו לצרכיו הביולוגיים – שכפול DNA ויצירת חלבונים נגיפיים שנחוצים לבנייה ולהרכבה של וירוסים נוספים.
לחיידק, שבמקרה שלנו הוא קורבן תמים, יש מערכת הגנה טבעית מווירוסים שמורכבת מחלבון בשם Cas9 שמסוגל לחתוך רצפי דנ"א. כשהתא החיידקי מזהה נוכחות של DNA זר, החלבון הזה ניגש אל רצפי ה-DNA של הנגיף וחותך אותם. כתוצאה מכך הווירוס אינו יכול ליצור חלבונים ולשכפל את עצמו, וכך הוא מנוטרל.
איך טכנולוגית הקריספר עובדת?
כדי להכיר קצת יותר טוב את המערכת עלינו להבין תחילה איך עובד מנגנון השכפול והשעתוק של ה-DNA. ה-DNA הוא הקוד הגנטי שקיים בכל תא חי ונחוץ לו כדי שיוכל לבנות ולקיים את עצמו. הקוד הזה ארוז ושמור היטב בגרעין התא בצורה של סליל כפול שמורכב משני גדילים משלימים.
אפשר לראות הגרעין מעין כספת ששומרת בתוכה את המידע הדרוש ליצירת כל צרכי התא. כל פעם שהתא רוצה להשתמש בקוד, עליו ליצור העתק, מעין טיוטה בשם RNA, שנשלפת אל מחוץ לגרעין ועוברת שם תרגום שמאפשר ליצור ממנה את החלבונים – אבני הבניין של התא.
מולקולות ה-RNA דומות מאוד במבנה ובצורה שלהן לרצפי ה-DNA, אולם בניגוד לרצפי ה-DNA הן מופיעות לרוב בצורת גדיל יחיד, ולא כגדיל כפול. בזכות המבנה החד גדילי שלה, מולקולת ה-RNA מסוגלת לזהות גדילים אחרים שמכילים את הרצף המשלים של הקוד, ולהיצמד אליהם.
זה גם מה שקורה במערכת ה-CRISPR: ברגע שגוף התא של החיידק מזהה חדירה של DNA זר, הוא מייצר מולקולות RNA זהות ומשלימות ברצף שלהן ל-DNA של הנגיף. המולקולות האלה חוברות ויוצרות מבנה אחד עם החלבון Cas9 שיודע לחתוך DNA. ההתאמה בין רצפי ה-RNA הללו לרצפי ה-DNA של הווירוס מאפשרת לכוון את ה-Cas9 אל ה-DNA הנגיפי. החלבון חותך אותו וכך מציל את התא מההתקפה של הווירוס.
איך הקריספר ישנה את העולם?
אז הבנו איך החיידק מציל את עצמו מפני ההתקפה של הווירוס, אבל איך זה משנה את העולם? ובכן, היופי בעולם המדע הוא טמון לא רק בתגליות עצמן, אלא גם בדרכים היצירתיות שאנו מוצאים כדי להשתמש בהן כארגז כלים משוכלל וליצור מהן משהו חדש.
מרגע שמערכת ה-CRISPR/Cas9 נחשפה, חוקרים הבינו את הפוטנציאל העצום הגלום בה. אחרי הכול יש כאן מנגנון טבעי שמאפשר לחתוך DNA באתרים ספציפיים. הספציפיות הזו מאפשרת לרתום את המערכת כדי לחתוך כל רצף DNA שנבחר, גם אם הוא אינו ויראלי. כל מה שצריך זה לספק לחלבון ה-Cas9 גדיל רנ"א עם הרצף המשלים לרצף ה-DNA שנרצה לחתוך.
אפשר כמובן לשאול למה לנו לחתוך DNA שאינו של וירוס? תחשבו על זה ככה: נניח שלאדם מסוים יש מחלה גנטית כלשהי שנובעת מגן פגום. במילים אחרות, רצף ה-DNA של הגן הזה אינו תקין. מערכת ה-CRISPR/Cas9 תאפשר לנו לחתוך החוצה את הגן הפגום ולהחליף אותו ברצף התקין. מגוון האפשרויות שהשיטה הזאת פותחת בפנינו הוא עצום – אפשר לשנות את חלבון ה-Cas9 עצמו ולחבר אליו חלבונים אחרים שממלאים תפקידים שונים. אפשר כך לא רק לחתוך גנים אלא גם לשנות את הרמה שבה הם יתבטאו.
קצת אתיקה לסיום
המדע כיום לא התפתח עדיין מספיק כדי להשתמש בפועל במערכת ה-CRISPR/Cas9 ולשנות גנים של בני אדם, אבל הוא מתקדם בכיוון הזה. מעבדות מחקר רבות כבר הצליחו לייצר זני עכברים שהגנום שלהם "טופל" בשיטת CRISPR/Cas9. בנוסף, ניסיונות לשנות את הגנום של עוברים אנושיים כבר מתחילים לשאת פירות.
אבל עם כל היופי שמציע הפלא המדעי הזה, אי אפשר להתעלם מהסכנות הטמונות בו: הפשטות שבה נוכל כנראה בעתיד לשנות את הקוד הגנטי עלולה לשמש לא רק לריפוי מחלות ולהצלת חיים, אלא גם לניצול פחות מוסרי של המדע. הורים יוכלו לשנות תכונות בלתי רצויות של הילדים שלהם; צבאות יוכלו להעצים תכונות של ילדים ולגדל חיילים יותר ממושמעים או אגרסיביים; תאגידי ענק ישווקו "תכונות טובות" בסכומי עתק, שישאירו את העניים בעמדת נחיתות לא רק כלכלית אלא גם גנטית.
כמו תמיד, לכל מטבע יש שני צדדים לפחות, כך שלפני שאנחנו עטים קדימה שווה אולי לעצור לרגע ולשאול את עצמנו: אולי יש דברים שהיה עדיף להשאיר לטיפולה של אמא טבע?
