Premiile Nobel au fost deja decernate. În anul 2020, Premiul Nobel pentru Chimie era împărțit între Jennifer Doudna (născută în 1964) – profesor de biochimie, biofizică și biologie structurală la Universitatea California, Berkley – și Emmanuelle Charpentier (născută în 1968) – profesor, cercetător și director al Institutului Max Planck pentru Științele Patogenilor din Berlin – pentru descoperirea (publicată în 2012) a instrumentelor de editare a genomului, numite și ‘foarfecele genetice’. Spre deosebire de multe alte cazuri, acordarea Premiului Nobel le găsea pe cele două femei de știință (una americană, cealaltă franceză) la vârsta maximei activități și nu este de mirare că ele își continuă până astăzi și probabil mulți ani încolo carierele. Le vom menționa pe ele împreună cu alte organizații și nume de savanți în acest articol. Lumea științifică, dar și presa și mediile de comunicare se ocupă foarte intens în ultimii ani de Inteligența Artificială (IA). În acest timp, domeniul editării genetice a făcut și el, mai în liniște, ceva mai departe de luminile reflectoarelor și de primele pagini din presă, progrese semnificative. Consecințele progreselor geneticii pot fi la fel de semnificative și de dramatice pentru ceea ce se va întâmpla cu omenirea în deceniile următoare ca și progresele IA.
(sursa imaginii: https://fems-microbiology.org/2020-nobel-prize-in-chemistry-awarded-to-eam-member-emmanuelle-charpentier-and-jennifer-doudna/)
Am descris această tehnologie în articole precedente (cei interesați pot căuta în colecția seriei CHANGE.WORLD) și nu voi mai reveni la detalii. Voi aminti doar că principiul de bază este competiția dintre bacterii și virusuri, care, atunci când se finalizează prin ‘victoria’ bacteriilor mai puțin nocive, au ca efect secundar replicarea unor secvențe ADN ale virusurilor nocive în structura genomului lor propriu. Fenomenul era cunoscut de la începutul mileniului și utilizat în industria alimentară în fabricarea iaurturilor și a unor brânzeturi. Descoperirea celor două savante, numită Clustered, Regularly Interspaced, Short Palindromic Repeats (CRISPR) împreună cu o proteină numită Cas9 permite editarea precisă a unui fragment ARN care este replică a ADN-ului viral. Revoluția discretă care a avut loc în ultimii ani constă în finalizarea cu succes a unor planuri de tratament în domeniul medical, bazate pe această tehnologie care oferă soluții personalizate sau generice unor boli considerate până acum incurabile, progrese în biologie care reprezintă un salt calitativ semnificativ în crearea de noi specii de plante adaptate schimbărilor climatice, readucerea la viață a unor specii de animale dispărute de mii de ani, și chiar intervenții la nivelul embrionilor umani – domeniu foarte problematic nu doar din punct de vedere științific ci și din perspectiva etică. Practic, este posibilă astăzi, în condiții de laborator, dar și cu perspectiva unor procedee industriale în curând, editarea genetică de orice fel, folosind tehnologia CRISPR. Perspectivele sunt fantastice, pericolele sunt și ele semnificative.

(sursa imaginii: www.labiotech.eu/trends-news/casgevy-crispr-uk-approval/)
O regăsim pe Emmanuelle Charpentier în poziția de co-fondatoare a firmei elvețiene CRISPR Therapeutics, care împreună cu firma americană Vertex Pharmaceutical este una dintre cele două furnizoare ale tratamentului genetic Casgevy al unei boli numite siclemie (sickle cell disease), care se manifestă prin deformarea celulelor roșii din sânge. Boala produce dureri recurente și scade semnificativ speranța de viață a pacienților. Până recent nu exista tratament. Casgevy constă în prelevarea de probe de măduvă de la pacienții bolnavi, crearea de celule editate genetic și reinjectarea în organism, printr-o operație de transplant de măduvă. În testele clinice pentru aprobare, Casgevy a dat rezultate în cazul a 39 de pacienți din 42. Tratamentul a fost aprobat pentru utilizare în Marea Britanie și în Statele Unite. Singura problemă este că un asemenea tratament personalizat costă 2,2 milioane de dolari pentru fiecare pacient. Modelul acesta poate fi utilizat în tratamente de excepție, dar nu este sustenabil pentru tratamente pe scară largă nici pentru firmele producătoare și nici pentru societățile de asigurare. Trebuie găsite metode mai economice, prin care tratamentele să fie administrate la costuri reduse, unui număr mai mare de pacienți. Speranța constă în tratamentele numite ‘in vivo’, în care editarea are lor în corpul pacienților și nu sunt necesare transplanturi. Candidatul cel mai promițător, verificat deja în procesele de producție ale vaccinurilor anti-covid, este cel bazat pe nano-particule de grăsime (lipid nanoparticles – LNP). Fiecare particulă conține atât un sistem de ghidare CRISPR, cât și o molecula mRNA (ARN mobil), care va produce proteina editoare. În termeni matematici, este vorba despre combinația dintre un vector de poziție și unul de acțiune. Un tratament de prevenire a colesterolului propus de firma Verve Therapeutics a dat rezultate bune până când a trebuit să fie întrerupt, deoarece unul dintre pacienți a prezentat o reacție alergică la LNP. Potențial, dacă sunt clarificate și înlăturate aceste probleme s-ar putea să se fi găsit un tratament al afecțiunilor cardiovasculare cum este ateroscleroza, care afectează peste 300 de milioane de oameni. Jennifer Doudna, co-inventatoarea CRISPR, propune o variantă perfecționată a LNP-urilor, care acționează generic asupra tuturor tipurilor de celule, numită ‘envelopped delovery vehicles’, care sunt fabricate folosind o tehnologie similară și au ca țintă diferitele tipuri de celule specifice. O alternativă pentru CRISPR este și ea studiată. Este vorba despre editarea epigenetică. În loc să modifice sau să insereze secvențe noi în genom prin intermediul ‘foarfecilor genetice’, editarea epigenetică propune inhibarea producției anumitor proteine prin intermediul ‘lacătelor biologice’, folosite de organisme pentru a diferenția tipurile specializate de celule în dezvoltarea fătului uman. Modificările, neafectând secvențele genetice, sunt temporare, însă tratamentele ar fi la fel de lipsite de riscuri și la un cost admisibil ca și administrarea de vaccinuri.
(sursa imaginii: www.world-grain.com/articles/18484-report-gene-edited-crop-seed-adoption-to-surge©ALEX – STOCK.ADOBE.COM)
Editarea genetica a plantelor este, cel puțin dintr-un punct de vedere, mai complicată decât pentru organismele animale complexe, cum ar fi organismul uman. Genetica plantelor însăși este mai complicată. Organismul uman are un singur genom, plantele cum este grâul au trei. Pentru a influența structura genetica, editarea prin CRISPR ar trebui făcută în toți trei genomi. Editarea genetică este deja folosită în plante de aproape două decenii, fiind mult mai puțin încetinită de precauții regulatorii. Țările care permit o activitate fără restricții în editarea genetică a plantelor sunt Statele Unite, Canada, Chile, Australia și Japonia. China, India și majoritatea țărilor Americii de Sud permit editarea genetică de la caz la caz. Uniunea Europeana nu a ajuns încă la o concluzie și deocamdată editarea genetică nu poate avea loc decât cu aprobări speciale, în timp ce Rusia sau Mexic o interzic cu desăvârșire. Acolo unde este deja permisă, rezultatele sunt spectaculoase. Porumbul este cereala cea mai manipulată genetic, cu specii foarte productive și rezistente la insecte, generate artificial prin editare genetică. Alte povești de succes sunt legate de semințele de muștar. Cercetările în curs se aplică unei game largi de plante adaptate schimbărilor climatice (orez în zone aride, cereale în condiții climatice diferite de cele din zonele de origine). Oponenții susțin că riscurile consumului de plante editate genetic sunt mari și nu pot fi verificate înainte de mulți ani de studii temeinice, în timp ce suporterii sunt de părere că este preferabil consumul de cereale sau legume modificate genetic celui al recoltelor tratate chimic și că, în definitiv, tehnicile de combinare a unor plante diferite sunt practicate în agricultură (altoirile) cu mult înaintea geneticii. Fapt este că atunci când mâncăm porumb în Statele Unite, șansele de a consuma porumb modificat genetic sunt astăzi de peste 90%.
(sursa imaginii: www.downtoearth.org.in/science-technology/dire-wolves-reborn-scientists-spark-debate-with-gene-edited-wolves-resembling-extinct-ancestors)
Cum acționează editarea genetica în cazul animalelor? Cu câteva zile în urmă a făcut senzație știrea nașterii a doi pui de lupi albi (white wolfs sau dire wolfs), o specie considerată dispărută de 12 mii de ani. Cercetătorii care au creat senzația au explicat că au operat modificări genetice în 14 locuri din secvențele ADN și au implantat celulele rezultate în uterul unei lupoaice cenușii (specia supraviețuitoare dominantă în America de Nord și în lume). Controversele au apărut imediat. Sunt aceste animale realmente lupi albi, sau mai degrabă lupi cenușii cu modificări genetice? Vor rezista la fel de bine în natură? Se vor transmite caracteristicile (re)dobândite în generațiile următoare? În general, ce rost are ca știința să investească în de-extincție (readucerea la viață a speciilor dispărute), în loc să le protejeze pe cele încă existente? Firma Colossal Biosciences își propune readucerea la viață a mamuților. În ce scop? Ca o fază intermediară, ei au anunțat, tot în săptămânile precedente, despre crearea unor șoareci cu caracteristici de mamuți. Atunci însă când operația va fi făcută unor elefanți, ce vor fi organismele rezultate – mamuți sau elefanți cu blană? Care va fi soarta lor – traiul in grădini zoologice? Poate că eforturile savanților specializați în editare genetică (și nu sunt prea mulți în lume) ar trebui îndreptate spre crearea de specii care să devină donatori de organe cât mai compatibile cu organismul omenesc. Se știe că porcii sunt animalele cele mai apropiate omului ca structură ADN. O altă aplicație ar fi eliminarea transportului paraziților care cauzează malaria, prin modificări genetice aplicate speciei țânțarilor. Aceleași precauții și poate reglementari și legislație ca și în cazul plantelor ar trebui aplicate și în practicile modificărilor genetice la animale.
(sursa imaginii: www.sciencenews.org/article/gene-editing-human-embryos-yields-early-results)
În final, progresele ingineriei genetice au ajuns să fie aplicabile și oamenilor. Practica editării genetice în stadiul embrionar și chiar înainte de acesta a creat deja dispute etice și juridice aprinse. Biologul chinez He Jiankui a fost condamnat în 2019 la trei ani de închisoare pentru delictul de a crea embrioni editați genetic, pentru a le crea imunitate la SIDA. Doi copii s-au născut în urma experimentelor sale. Recent, He Juankui s-a reîntors la cercetare și la practică, după ce și-a ispășit pedeapsa. Pentru cine lucrează el, este o informație păstrată deocamdată secretă. Semnificația angajării sale nu a scăpat însă comentatorilor. Înseamnă, spun ei, că societatea și comunitatea științifică a devenit mai tolerantă fata de aceste activități. Unul dintre promotorii ‘libertății’ de a edita embrionii este filosoful australian (bănuiesc, cu rădăcini romanești) Julian Savulescu, care a publicat în periodicul ‘Nature’, în luna ianuarie, un articol favorabil editării multiple în același embrion. Spre deosebire de tratamentele bazate pe foarfecele genetic CRISPR, editarea embrionară în fazele incipiente ale sarcinii are avantajul siguranței aproape totale că acele caracteristici genetice care contează vor fi transmise generațiilor viitoare. Un pas prea departe? Comunitatea științifică și publicul larg sunt încă nedeciși. Pe măsură ce știința avansează în înțelegerea structurii genomului și a rolului fiecărei gene, perspectiva proiectării viitorilor copii încă din timpul sarcinii este din ce în ce mai reală. Joaca de-a Dumnezeu poate fi însă periculoasă, medical și social. Repararea defectelor genetice este dezirabilă, dar va fi ea accesibilă tuturor? De aici până la crearea de copii ‘perfecți’ sau de super-copii este doar un pas. Până atunci însă, se perfecționează și se diversifică tratamentele ‘in utero’, al căror scop este prevenirea și eliminarea încă înainte de naștere a anumitor boli. Perspectivele sunt fantastice, însă riscurile există și ele trebuie luate în considerare, iar dilemele morale legate de ingineria genetică trebuie să fie obiectul unor dispute publice – nu doar apanajul savanților și al unui grup restrâns de susținători ai acestora.
(Articolul a apărut iniţial în revista culturală ‘Literatura de Azi’ – http://literaturadeazi.ro/)