Genų žirklės gali keisti žmogų

Re­vo­liu­ci­ja, bet ne ba­ri­ka­do­se

Vil­niaus uni­ver­si­te­to Gy­vy­bės moks­lų cent­ro va­do­vo pro­fe­so­riaus Vir­gi­ni­jaus Šikš­nio vie­šą pa­skai­tą ini­ci­ja­vo Šiau­lių UNES­CO klu­bas. V. Šikš­nys su ko­le­go­mis at­ra­do ge­nų "žirk­les" – ge­nų re­da­ga­vi­mo tech­no­lo­gi­ją, už ku­rią pre­ten­da­vo į No­be­lio pre­mi­ją.

Au­di­to­ri­jos dė­me­sį moks­li­nin­kas su­tel­kė apie su­dė­tin­gus da­ly­kus kal­bė­da­mas su­pran­ta­mai įvai­rių pa­tir­čių au­di­to­ri­jai. Dis­ku­si­ją įžie­bė klau­si­mu, ar esa­me pa­si­ren­gę po­ky­čiams, ku­riuos at­ne­ša ge­nų re­da­ga­vi­mo tech­no­lo­gi­ja?

Pro­fe­so­riaus žo­džiais, "ak­mens am­žius iš­ny­ko ne to­dėl, kad bai­gė­si ak­me­nys", o to­dėl, kad žmo­nės su­gal­vo­jo nau­jas tech­no­lo­gi­jas – bron­zos, ge­le­žies ap­dir­bi­mo.

XX am­žių ga­li­ma va­din­ti "skait­me­ni­ni­niu" am­žiu­mi, nes įsi­vy­ra­vo skait­me­ni­nės tech­no­lo­gi­jos. XXI am­žius bus "ge­nų tech­no­lo­gi­jų" am­žius.

"Po­ky­čiai mū­sų gal­vo­se daž­niau­siai su­si­ję su re­vo­liu­ci­jo­mis, jas įsi­vaiz­duo­ja­me kaip ko­vas ant ba­ri­ka­dų, o re­vo­liu­ci­jos moks­le vyks­ta ty­liai – la­bo­ra­to­ri­jo­se, be jo­kių ba­ri­ka­dų, – sa­kė pro­fe­so­rius. – Per pa­sku­ti­nį de­šimt­me­tį moks­le įvy­ku­si re­vo­liu­ci­ja, su­si­ju­si su ge­nų re­da­ga­vi­mu. Tai CRISPR tech­no­lo­gi­ja, ku­rios at­ra­di­mų pa­sau­li­nia­me že­mė­la­py­je yra ir Vil­nius. Mes, Lie­tu­vos moks­li­nin­kai esa­me ženk­liai pri­si­dė­ję prie tos tech­no­lo­gi­jos."

Jis pa­ly­gi­no: kaip skait­me­ni­nės tech­no­lo­gi­jos yra pa­rem­tos dvie­jų skai­čių ko­du, taip DNR ko­das, pa­rem­tas ke­tu­rio­mis rai­dė­mis.

"Kaip skait­me­ni­nis ko­das val­do vi­sus kom­piu­te­ri­nius įren­gi­nius, taip DNR ko­das yra pro­gra­ma, val­dan­ti vi­sus gy­vuo­sius or­ga­niz­mus, taip pat žmo­gaus", – pa­ly­gi­no V. Šikš­nys.

DNR ko­das yra pa­rem­tas A (ade­ni­nas), C (ci­to­zi­nas), G (gua­ni­nas), T (ti­mi­nas) rai­dė­mis. Tų rai­džių kom­bi­na­ci­jos su­da­ro vi­są gy­vų­jų or­ga­niz­mų pro­gra­mą.

"Kiek­vie­no­je ląs­te­lė­je yra už­ra­šy­tas tas ko­das, – aiš­ki­no moks­li­nin­kas.– DNR yra 3 mi­li­jar­dai mo­le­ku­lių, tad žmo­gaus DNR se­kos il­gis – 3 mi­li­jar­dai rai­džių. Ta­me teks­te yra už­ra­šy­tas vi­sas žmo­gaus li­ki­mas, jei­gu ga­lė­tu­me per­skai­ty­ti, ži­no­tu­me, kas mū­sų lau­kia".

2001 me­tais moks­li­nin­kai ra­do DNR se­kos­kai­tos bū­dą. Kai per­skai­tė pir­mą­jį žmo­gaus DNR mo­le­ku­lių teks­tą, kai­na bu­vo kos­mi­nė – šim­tas mi­li­jo­nų do­le­rių, da­bar, po 20 me­tų, kai­na su­ma­žė­jo iki 1 000 do­le­rių.

V. Šikš­nio žo­džiais, kai­na pa­ly­gin­ti ne­di­de­lė, no­rint pa­ten­kin­ti žin­gei­du­mą. Bet dau­giau svar­bes­nis da­ly­kas, jog ga­li­ma iš­siaiš­kin­ti, kas le­mia pa­vel­di­mas li­gas.

"Kaip su­tri­kus kom­piu­te­ri­niam ko­dui su­trin­ka kom­piu­te­ri­nės pro­gra­mos, taip DNR ko­de vie­nos rai­dės pa­si­kei­ti­mas ga­li su­trik­dy­ti DNR pro­gra­mą, at­si­ran­da mu­ta­ci­ja ir iš­šau­kia li­gą. Ga­lė­da­mi per­skai­ty­ti DNR se­ką, ga­li­me jo­je su­ras­ti klai­dų", – aiš­ki­no moks­li­nin­kas.

Jei­gu pra­dė­si­me ma­ny­ti, kad ga­li­me kaž­ką ge­no­me pa­tai­sy­ti, pa­ge­rin­ti ir pra­dė­ti kur­ti kaž­ko­kius ki­to­kius žmo­nes, au­gan­čius rau­me­nis, kad įgy­tų prieš ki­tus pra­na­šu­mą – tai yra ta rau­do­no­ji li­ni­ja, ku­rios moks­li­nin­kai ne­tu­rė­tų per­ženg­ti.

Kaip vei­kia "žirk­lės"

V. Šikš­nys su ko­man­da at­ra­do tarp­tau­ti­nį pri­pa­ži­ni­mą pel­niu­si CRISPR (Cas 9) DNR "žirk­lių" tech­no­lo­gi­ją. Ji lei­džia "iš­kirp­ti" klai­das ir jas iš­tai­sy­ti, "įkli­juo­jant" į DNR mo­le­ku­lę tei­sin­gas "rai­des ir sa­ki­nius".

"Mes tas žirk­les ga­li­me nu­siųs­ti į bet ku­rią DNR vie­tą su rei­kia­mu ad­re­su. Žirk­lės yra tik ana­lo­gi­ja – tai yra bal­ty­mo mo­le­ku­lė, ku­ri su­ge­ba per­kirp­ti DNR mo­le­ku­lę pro­gra­ma­vi­mo bū­du, – aiš­ki­no moks­li­nin­kas. – Kas įvyks­ta ląs­te­lė­je, ku­rio­je yra už­ra­šy­tas mū­sų li­ki­mas, kai ji per­ker­pa­ma? Grei­čiau­siai nu­mirs, bet ji tu­ri vi­so­kius me­cha­niz­mus, ku­rie at­sa­kin­gi už per­kir­pi­mo už­lo­py­mą. Ga­li tą trū­kį su­kli­juo­ti lyg mag­ne­to­fo­no juos­te­lę, o pa­si­nau­do­da­mi žirk­lė­mis mes ga­li­me įdė­ti į ląs­te­lę ir nau­jas da­lis."

"Taip ga­li­me pra­dė­ti keis­ti sa­vo ge­no­mą, sa­vo li­ki­mą, – sa­kė V. Šikš­nys. – Tai uni­ver­sa­lus įran­kis, ku­rį ga­li­me pa­nau­do­ti bet ko­kiuo­se gy­vuo­se or­ga­niz­muo­se – bak­te­ri­jo­se, au­ga­luo­se, gy­vū­nų ar žmo­gaus ląs­te­lė­se."

Lie­tu­vių moks­li­nin­kų at­ras­ta tech­no­lo­gi­ja ga­li pa­dė­ti įveik­ti pa­vel­di­mas ge­ne­ti­nes li­gas. Ją pa­nau­do­jant šiuo me­tu at­lie­ka­mi kli­ni­ki­niai ty­ri­mai, su­si­ję su kai ku­rio­mis pa­vel­di­mo­mis krau­jo li­go­mis. Pa­vyz­džiui, pjau­ti­nę ane­mi­ją. Kau­lų čiul­pų, ku­rie at­sa­kin­gi už krau­jo ga­my­bą, ląs­te­lės iš­tai­so­mos, iš­tai­sy­tos grą­ži­na­mos į žmo­gaus or­ga­niz­mą ir pa­de­da įveik­ti li­gą. Ieš­ko­ma bū­dų ir kaip įveik­ti pa­vel­di­mas šir­dies li­gas.

"Pa­keis­ti ląs­te­les šir­dy­je su­dė­tin­ga, bet tą ga­lė­tu­me pa­da­ry­ti emb­rio­no ląs­te­lė­se. Žmo­gus iš­si­vys­to iš vie­nos ap­vai­sin­tos ląs­te­lės, jei­gu to­je ląs­te­lė­je pa­da­ry­tu­me pa­kei­ti­mą, tai vi­so­se ląs­te­lė­se, ku­rios iš­si­vys­to iš tos vie­nos, klai­dos ne­be­lik­tų", – tei­gė pro­fe­so­rius.

Bet pa­brė­žė, jog to­kie eks­pe­ri­men­tai su­si­ję su "rau­do­no­sio­mis li­ni­jo­mis". Ar ga­li­ma jas per­ženg­ti, to­bu­li­nant žmo­gų, ku­riant mo­di­fi­kuo­tus kū­di­kius?

"Ki­ni­jos moks­li­nin­kai pa­da­rė to­kį eks­pe­ri­men­tą emb­rio­nų ląs­te­lė­se, kad jos bū­tų at­spa­rios ŽIV vi­ru­sui. Tai su­kė­lė di­džiu­lį re­zo­nan­są, ir svars­to­ma priim­ti mo­ra­to­riu­mą to­kiems eks­pe­ri­men­tams, jų neat­li­ki­nė­ti", – sa­kė V. Šikš­nys.

Ties rau­do­no­sio­mis li­ni­jo­mis

Dis­ku­si­ja ki­lo, jog moks­li­nin­kai sto­vi "ant eti­kos slensk­čio". Ar ne­sii­ma Aukš­čiau­sio­jo kū­rė­jo vaid­mens? Ar pa­ts pro­fe­so­rius ne­jau­čia ne­ri­mo, ar yra pa­si­ren­gęs po­ky­čiams?

V. Šikš­nys su­ti­ko, jog su ge­nų re­da­ga­vi­mu ati­da­ry­ta "pan­do­ros skry­nia".

"Jei­gu pra­dė­si­me ma­ny­ti, kad ga­li­me kaž­ką ge­no­me pa­tai­sy­ti, pa­ge­rin­ti ir pra­dė­ti kur­ti kaž­ko­kius ki­to­kius žmo­nes, au­gan­čius rau­me­nis, kad įgy­tų prieš ki­tus pra­na­šu­mą – tai yra ta rau­do­no­ji li­ni­ja, ku­rios moks­li­nin­kai ne­tu­rė­tų per­ženg­ti", – įsi­ti­ki­nęs pro­fe­so­rius.

Jis ak­cen­ta­vo, jog moks­li­nin­kai dar ne­la­bai ži­no, kaip ge­nai "šne­ka­si" vie­ni su ki­tais, kaip są­vei­kau­ja ir ko­kie po­ky­čiai bus pa­da­rius pa­kei­ti­mus žmo­gaus ge­no­me. Juo­lab kad tų pa­kei­ti­mų at­šauk­ti ne­beį­ma­no­ma.

"Vi­suo­me­nė tu­ri nu­spręs­ti, kur ge­nų tech­no­lo­gi­ją tai­ky­ti, kur jos tai­ky­mo ri­bos, – tei­gė V. Šikš­nys. – Pei­liu, pa­vyz­džiui, ga­li­ma ir duo­ną rai­ky­ti, ir nu­dur­ti."

Jis var­di­jo, jog ge­nų re­da­ga­vi­mą ga­li­ma tai­ky­ti ne tik žmo­gaus pa­vel­di­moms li­goms gy­dy­ti, bet ir au­ga­lų veis­lėms iš­ves­ti. Pa­vyz­džiui, at­spa­rioms saus­rai. Tai ak­tua­lu kli­ma­to kai­tos kon­teks­te. Pa­vyz­džiui, jau yra iš­ves­ta ku­kū­ru­zų veis­lė, ku­ri di­des­nį der­lių duo­da saus­ros są­ly­go­mis.

Vyks­tant kli­ma­to kai­tai ir mū­sų kli­ma­to zo­no­je ga­li ne­be­tik­ti au­ga­lų veis­lės, ku­rias da­bar au­gi­na­me, rei­kės iš­ras­ti nau­jas.

DNR re­da­ga­vi­mo tech­no­lo­gi­ja ga­li bū­ti tai­ko­ma ir do­no­rys­tė­je – per­so­di­nant į žmo­gaus or­ga­niz­mą kiau­lės or­ga­nus.

"Jei­gu su­ge­bė­tu­me kiau­lių per­so­di­na­mų or­ga­nų ląs­te­les pa­keis­ti taip, kad jų pa­vir­šius ne­be­tu­rė­tų re­cep­to­rių, ku­riuos žmo­gaus imu­ni­nė sis­te­ma at­pa­žįs­ta ir nai­ki­na, tu­rė­tu­me daug or­ga­nų transp­lan­ta­ci­jai ir iš­gel­bė­tu­me daug žmo­nių", – sa­kė moks­li­nin­kas.

Pro­fe­so­riaus klaus­ta, jei­gu XXI am­žius bus ge­nų tech­no­lo­gi­jų am­žius, tai koks bus ki­tas am­žius?

"Aš ne­ži­nau ir ne­no­riu ži­no­ti, – at­sa­kė. – Gy­ve­ni­mas bū­tų vi­siš­kai neį­do­mus, jei­gu ži­no­tum, kas lau­kia ta­vęs. Kai ma­nęs klau­sia, ką dar gal­vo­ja­te iš­ras­ti, at­sa­kau, ne­ži­nau. Nes kai ne­ži­nai, su­si­du­ri su nau­jais reiš­ki­niais, ieš­kai at­sa­ky­mų į klau­si­mus ir tai va­ro moks­lą į prie­kį."