Cyborg
Cyborg #08 - 02/2017

#08 - 02/2017

γενετική κοπτοραπτική: το μεγάλο κόλπο

Σκεφτείτε ένα κινηματογραφικό φίλμ. Εντοπίζετε μια συγκεκριμένη σειρά από καρέ που θέλετε να αντικαταστήσετε. Αν έχετε μια κινηματογραφική κολέζα, πηγαίνετε και κόβετε το σελιλόιντ, και ξανακολάτε τα δύο άκρα, ή μπορείτε να ενθέσετε μια άλλη σειρά από καρέ. Φανταστείτε τώρα ότι μπορείτε να κάνετε το ίδιο στον γενετικό κώδικα, τον κώδικα της ζωής.

Jennifer Doudna, βιοχημικός, συνέντευξη στο CBS, 2015

Το αδιανόητο έγινε εφικτό

David Baltimore, βιολόγος, Δεκέμβρης 2015

Ονομάζεται Clustered Regularly Interspaced Short Panildromic Repeat/Cas9. Μπορείτε να θυμάστε το αρκτικόλεξό της: CRISPR/Cas9. Είναι η τελευταία ως τώρα εφεύρεση - θαύμα της γενετικής μηχανικής: επιτρέπει το κόψιμο και το ράψιμο ακολουθιών του dna (οποιουδήποτε dna) κατά βούληση. Οι γενετιστές πανηγυρίζουν. Και υπόσχονται (ξανά) την θεραπεία των πάντων. Οι εταιρείες τρίβουν τα χέρια τους. Μήπως θα έπρεπε να τους είχαμε σταματήσει νωρίτερα;

τα βακτήρια ορυχεία

Απ’ τα τέλη της δεκαετίας του ‘90 και τις αρχές εκείνης του ‘00, οι γενετιστές έχουν ανακαλύψει πως να απαλλοτριώσουν μια φυσική αμυντική λειτουργία διάφορων βακτηριδίων. Προκειμένου αυτά να προστατευτούν από ιούς, παράγουν ένα είδος ενζύμου που “κόβει” το dna των ιών σε διάφορα σημεία, αχρηστεύοντάς τους. Για πρώτη φορά το 2005 δοκιμάστηκε εργαστηριακά / πειραματικά η χρήση ενός τέτοιου ενζύμου, που οι γενετιστές ονόμασαν “zinc finger” και παράγεται απ’ το βακτηρίδιο Flavobacterium okeanokoites. Η μέθοδος ήταν ένα σημαντικό “βήμα μπροστά” στη γενετική μηχανική, αλλά είχε διάφορα μειονεκτήματα. Ήταν ακριβή (5.000 δολάρια για κάθε πείραμα), και επιπλέον το συγκεκριμένο ένζυμο ήταν δύσκολο να καθοδηγηθεί με ακρίβεια σε προεπιλεγμένα σημεία του dna στόχου. Τέλος έκοβε κάθε φορά μόνο την μία (απ’ τις δύο) αλληλουχίες της διπλής έλικας, με αποτέλεσμα το dna στόχος να αυτοεπιδιορθώνεται.
Κι ύστερα ήρθαν, το 2012, η Jennifer Doudna, βιοχημικός στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, και η Emmanuelle Charpentier, μικροβιολόγος του ινστιτούτου Max Plank, του Βερολίνου, να ανακοινώσουν ένα “άλμα”. Είχαν μελετήσει την αμυντική δράση ενός άλλου βακτηριδίου, του Streptococcus pyogenes. Προκειμένου να αμυνθεί έναντι ιών, αυτός ο στρεπτόκοκκος αναπτύσσει μια τεχνική που έγκειται στη δημιουργία δύο μικρών ακολουθιών rna. Η μία απ’ αυτές (που οι γενετίστριες ονόμασαν “rna οδηγό”) αντιγράφει ένα σημείο της dna ακολουθίας του εχθρικού ιού. Αυτές οι δύο “αμυντικές” ακολουθίες rna, διαμορφώνουν ένα “βιολογικό όχημα” με την προσθήκη της πρωτεΐνης / ψαλίδι, που οι γενετίστριες ονόμασαν cas9. Υπό την καθοδήγηση του rna οδηγού, η cas9 κόβει το dna του ιού στα σημεία που αντιστοιχούν στις άκρες αυτού του rna / απομίμηση. Στη συνέχεια η άλλη ακολουθία rna (που έχει δημιουργήσει το βακτήριο), ακολουθία που είναι διαφορετική απ’ αυτήν που κόπηκε, εγκαθίσταται στη θέση της. Ο ιός “επισκευάζει” το κομμένο dna του συμπληρώνοντας την δοτή - ένθετη rna ακολουθία. Κι έτσι αλλάζει αναγκαστικά τον γενετικό του κώδικα, και γίνεται ακίνδυνος: ένα εντυπωσιακό (και “φυσικό”...) γενετικό μοντάζ, σε βάρος του εχθρού...
Το συγκεκριμένο βακτηρίδιο κάνει και κάτι ακόμα. Τα κομμάτια του εχθρικού dna που κόβει απ’ τους επιτιθέμενους ιούς τα ενσωματώνει στο δικό του dna προκειμένου (εικάζουν οι ειδικοί) να τα έχει σαν υλικό αναφοράς για να φτιάχνει “rna οδηγό” σε επόμενες επιθέσεις (παρόμοιων) ιών. Το όνομα, λοιπόν, “Clustered Regularly Interspaced Short Panildromic Repeat” αφορά αυτήν την “αποθήκευση / ενσωμάτωση” τμημάτων του εχθρού... Δεν φαίνεται στο όνομα “crispr”, ούτε στην πανηγυρική εγκατάσταση της μεθόδου στο κέντρο της γενετικής μηχανικής... Αλλά πρόκειται για την αμυντική συμπεριφορά του πυογενούς στρεπτόκοκου...

Τα πλεονεκτήματα της μεθόδου crispr/cas9 αναγνωρίστηκαν με ενθουσιασμό διεθνώς, σαν την φωτιά που απλώνεται στα ξερά χόρτα. Κατ’ αρχήν αυτή η μέθοδος κόβει και τα δύο σκέλη της διπλής έλικας ταυτόχρονα. Οι Doudna και Charpentier βρήκαν έναν τρόπο να ενώνουν ένα τεχνητό “rna αναγνώρισης” (cr/rna, απομίμηση της dna αλληλουχίας / στόχου, αυτής που πρέπει να “κοπεί”) και ένα επίσης τεχνητό “νέο rna” (tracr/rna, rna αντικατάστασης) σε ένα συνθετικό “rna οδηγό” (sg/rna), που μπορεί να κατευθύνει την cas9 οπουδήποτε “πρέπει”. Μετά απ’ αυτό οποιοσδήποτε γενετιστής που θέλει να “κόψει” οποιαδήποτε αλληλουχία σε οποιοδήποτε dna οποιουδήποτε είδους, μπορεί γρήγορα και εύκολα να σχεδιάσει το sg/rna που θέλει, και να το παραγγείλει σε ένα εξειδικευμένο εργαστήριο έναντι (μόνο) 65 δολαρίων.
Φτηνή, εύκολη στη χρήση, και αποτελεσματική: η crispr/cas9 είναι πια το “πολυεργαλείο” της γενετικής μηχανικής. Όχι το τέλειο εργαλείο - για την ακρίβεια “όχι το εργαλείο για το οποίο οι πιο επώνυμοι γενετιστές θα έβαζαν το χέρι τους στη φωτιά”. Όχι ακόμα. Έχει διαπιστωθεί, για παράδειγμα, ότι η cas9 πηγαίνει και “κόβει” το dna και σε άλλα σημεία, όχι μόνο στους στόχους. Υπάρχει, επίσης, κι ένα δομικό πρόβλημα: η νουκλεοτιδική ακολουθία που έχει στοχοποιηθεί μπορεί να υπάρχει δύο ή και περισσότερες φορές, σε διαφορετικά σημεία της αλυσίδας του dna (“ομόλογες” ακολουθίες). Το σύμπλεγμα cas9-sg/rna μπορεί να ξεστρατίσει, και να κτυπήσει αλλού· ή και αλλού... Όμως αυτά είναι προβλήματα που εξιτάρουν τους ειδικούς. Έτσι, για παράδειγμα, στα τέλη του 2015 ο Feng Zhang, συνθετικός βιολόγος του MIT και του Harvard, έφτιαξε με την ομάδα του μια συνθετική εκδοχή του ενζύμου cas9, με αντικατάσταση ορισμένων απ’ τα αμινοξέα του. Κατ’ αυτόν τον τρόπο (υποστηρίζει ότι) “ηρέμησε” την δράση του, ώστε να μην δρα σε άλλα σημεία εκτός της ακολουθίας / των ακολουθιών για τις οποίες επιστρατεύεται κάθε φορά.

Doudna, Charpentier και Zhang

Δεν είναι τέρατα και, κατά πάσα πιθανότητα, δεν είναι προϊόντα γενετικής μηχανικής. Πολλοί θεωρούν, όχι άδικα, ότι έχουν καπαρώσει ένα Νόμπελ στα επόμενα χρόνια. Από αριστερά: Doudna, Charpentier και Zhang.

παίζουν οι γενετιστές ζάρια;

Είναι πια το πιο δυνατό εργαλείο που έχουμε στη βιολογία. Για κάθε βιολογική διαδικασία που μας απασχολεί σήμερα, μπορούμε να εντοπίσουμε το σύνολο των γονιδίων που την προκαλούν. Κάτι τέτοιο ήταν αδύνατο πριν.
David Sabatini, βιοχημικός

Πρόκειται, πράγματι, για το όνειρο κάθε γενετιστή· το όνειρο όλων όσων εμπλέκονται επαγγελματικά με την γενετική τροποποίηση. Και δεν υπάρχει ζωϊκό είδος στον πλανήτη (ίσως, μελλοντικά, και σε άλλους) που να εξαιρείται απ’ τον ερευνητικό / επαγγελματικό (και, γρήγορα, πολύ γρήγορα, εμπορικό) “πειρασμό” της γενετικής τροποποίησης. Για καλό σκοπό - αυτό δεν είναι πάντα το κίνητρο;
Για παράδειγμα υπάρχει ένα πρόβλημα που εμείς αγνοούμε, ίσως κι εσεις: ο ιός της ντομάτας. Κτυπάει διάφορες ποικιλίες ντοματόφυτου (υποθέτουμε: όλες βιοτεχνολογικής προέλευσης· υπάρχουν πουθενά στον κόσμο οι “παλιές” ντοματιές;) προκαλώντας καχεξία στα φυτά, ανώμαλη ανάπτυξη του φυλλώματος και καταστροφή των καρπών. Παρά τις προσπάθειες διάφορων επιστημονικών τομέων να τον καταστείλουν, δεν είχε βρεθεί αποτελεσματική θεραπεία· ως πρόσφατα.
Μια ομάδα βιολόγων αποφάσισε να δοκιμάσει την μέθοδο crispr/cas9. Επέλεξαν να πειραματιστούν σε μια ποικιλία καπνού (φυτού), που αποτελεί “οργανισμό μοντέλο” για τους γενετιστές, και είναι επίσης ευπρόσβλητος στον ιό της ντομάτας... Πρώτα σχεδίασαν sg/rna που να έχουν στόχο κωδικοποιούσες και μη κωδικοποιούσες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων του ιού, και τις εισήγαγαν σε ιούς που είναι ακίνδυνοι για την συγκεκριμένη ποικιλία του καπνού. Στη συνέχεια “μόλυναν” μ’ αυτούς τους ακίνδυνους ιούς τα φυτά του καπνού. Μετά από μια βδομάδα μόλυναν τα ίδια φυτά με τον ιό της ντομάτας, και μετά από άλλες δέκα ημέρες ανέλυσαν τα φυτά για να δουν εάν είχαν προσβληθεί απ’ τον ιό της ντομάτας. Μαντέψτε: το πείραμα ήταν σχεδόν απόλυτα πετυχημένο. Τα πειραματικά φυτά του καπνού είτε δεν είχαν προσβληθεί καθόλου απ’ τον ανυπότακτο και καταστροφικό ιό της ντομάτας, είτε είχαν πολύ μειωμένα τα συμπτώματα της προσβολής.

Οι γενετικές τροποποιήσεις διάφορων έμβιων ειδών ήταν γνωστές, ως τώρα, σαν σχεδιασμένες μεταλλάξεις. Ο “πόλεμος” σχετικά μ’ αυτές συνεχίζεται στο βαθμό που υπάρχει μια εξαιρετικά βάσιμη καχυποψία για τις αλυσιδωτές συνέπειες που έχει η γενετική τροποποίηση ενός οργανισμού στους υπόλοιπους με τους οποίους έχει οποιαδήποτε οικο-φυσική σχέση. Όμως η καχυποψία εστιάζεται κυρίως στα τρόφιμα· όχι, για παράδειγμα, στα έντομα. Τα γενετικά τροποποιημένα κουνούπια που θα εξαφάνιζαν, υποτίθεται, τον ιό Zika, δεν προκάλεσαν κάποια αποστροφή ή σάλο. 
Η ευκολία και το χαμηλό κόστος της crispr/cas9 (και των βελτιώσεών της) την κάνει πασπαρτού για την γενετική κοπτοραπτική των πάντων. Μ’ αυτή την έννοια, η εμβέλειά της πηγαίνει πολύ μακρύτερα απ’ την ιδέα που έχουμε για τα τρόφιμα και την οργανωμένη παραγωγή τους στον 21ο αιώνα: μικροοργανισμοί που έχουν επιστρατευτεί μέσω crispr/cas9 για να “κτυπάνε” συγκεκριμένα είδη (ας πούμε: βρώσιμα) δεν χρειάζονται την έγκριση καμίας κρατικής αρχής προκειμένου να κυκλοφορήσουν· και να κάνουν μια post ποικιλία του ενός ή του άλλου βρώσιμου είδους επίσης “γενετικά βελτιωμένη” μέσω crispr/cas9, επειγόντως απαραίτητη.  Με άλλα λόγια: ένας τέτοιου είδους βιολογικός πόλεμος δεν θα κηρυχτεί επίσημα.

Κι ούτε καν θα είναι εύκολο να γίνει αντιληπτός. Μέχρι πριν την εφεύρεση και την επέκταση της crispr/cas9 οι σχεδιασμένες μεταλλάξεις φυτών και ζώων έμπαιναν σε εφαρμογή αφού πρώτα είχε προηγηθεί μια περίοδος πειραματισμών, με εισαγωγές γονιδίων στο dna του ενός ή του άλλου είδους με λίγο ή πολύ τυχαίο (και σε κάθε περίπτωση όχι “ασφαλή”) τρόπο. Το πατεντάρισμα αυτών των εφαρμογών τις έκανε προσιτές σε ειδικούς που είναι αντίθετοι με την απελευθέρωση γενετικά μεταλλαγμένων dna στο περιβάλλον· κι αυτό, με τη σειρά του, τροφοδοτούσε με στέρεα επιχείρηματα την κοινωνική απόρριψη των μεταλλαγμένων τροφίμων. Με την crispr/cas9 είναι σχεδόν αδύνατο να ελεγχθεί εκ των υστέρων μια αλλαγή στο γονιδίωμα για το αν είναι τυχαία ή σχεδιασμένη και πραγματοποιημένη εργαστηριακά. Κι αν αυτή η αλλαγή είναι κακόβουλη και δεν έχει πατενταριστεί ή δημοσιοποιηθεί, τότε είναι ουσιαστικά “αόρατη”.

Η ευκολία και το εξαιρετικά χαμηλό κόστος της crispr/cas9 έχει ανοίξει την ερευνητική (κατ’ αρχήν) όρεξη γι’ αυτό που οι γενετιστές ονομάζουν γενετική καθοδήγηση (“gene drive”). Με διαφορετικά λόγια πρόκειται για την γενετική τροποποίηση οικοσυστημάτων· κι όχι απλά “ατόμων” ενός είδους. Με τις παλιότερες τεχνικές οι σχεδιασμένες μεταλλάξεις μεταφέρονταν πολύ αργά στις επόμενες γενιές του χ ή ψ μεταλλαγμένου είδους. Αυτό οφειλόταν στο γεγονός ότι η μετάλλαξη γινόταν στο ένα απ’ το ζευγάρι χρωματοσωμάτων, και κατά συνέπεια μεταφερόταν “κατά το ήμισυ” στην επόμενη γενιά. Μια μετάλλαξη που γίνεται με την crispr/cas9 (ή όποια ανάλογη πιο εξελιγμένη μέθοδο εφευρεθεί μελλοντικά) μεταφέρεται ολόκληρη στην επόμενη γενιά· γίνεται στάνταρ γονιδιακό χαρακτηριστικό. Μια σχεδιασμένη μετάλλαξη σε ένα είδος κουνουπιού θα μεταφερθεί στα αυγά του αμέσως: τα γενετικά τροποποιημένα (μέσω της crispr/cas9) έντομα και διάφοροι μικροοργανισμοί είναι ήδη όχι απλά πεδίο πειραμάτων αλλά εμπορικά αξιοποιήσιμα είδη. Όμως η γενετική τροποποίηση ενός είδους συνολικά (ακόμα και ενός εντόμου) δεν μπορεί παρά να έχει αλυσιδωτές συνέπειες σ’ όλο το οικοσύστημα· συνέπειες που ούτε μπορούν να προβλεφτούν ούτε, φυσικά, να σχεδιαστούν. Η επωδός έναντι τέτοιων ενδεχομένων είναι κοινότοπη: τα κράτη θα πρέπει να νομοθετήσουν τις προδιαγραφές και τα όρια αξιοποίησης της crispr/cas9...

Όλα αυτά εξελίσσονται με πολύ γρήγορους ρυθμούς: τα βιοτεχνολογικά εργαστήρια, οι γενετιστές και οι ενδιαφερόμενες εταιρείες για εμπορική αξιοποίηση είναι πάρα πολλά στον πλανήτη. Σε πάμπολα κράτη, με διαφορετικές νομοθεσίες· ή ακόμα και διαφορετική “επίγνωση” (ή άγνοια) των ζητημάτων. Η πορεία των πατεντών και των χρηματοδοτήσεων για τις έρευνες και τις εφαρμογές της crispr/cas9 (πιο πάνω πίνακες) δείχνουν πως οποιοιδήποτε “νομοθετικοί περιορισμοί” θα έρθουν, αν έρθουν, εκ των υστέρων - δηλαδή πολύ αργά. Και θα είναι μόνο συμβολικοί, για να “καθησυχάσουν την κοινή γνώμη”. Γιατί το χαμηλό κόστος και η τεχνική ευκολία της γενετικής κοπτοραπτικής μέσω crispr/cas9 έχει πετύχει ήδη αυτό που ορισμένοι ονομάζουν εκδημοκρατισμό (!) της γενετικής μηχανικής. Ακόμα και “μεσαία” εργαστήρια μπορούν να καταπιαστούν με δαύτην· χωρίς να είναι καν και καν “καταγραμμένα” και “νόμιμα”. Μήπως είναι άραγε κοντά η στιγμή που θα μας ειπωθεί ότι κάποιοι “τρομοκράτες” κατέχουν την τεχνική και τα μέσα και ετοιμάζονται για μια βιολογική “Αποκάλυψη”; Καθόλου απίθανο.
Ταυτόχρονα όμως όλα αυτά συμβαίνουν πατώντας πιστά πάνω στη γραμμή του γενετικού ντετερμινισμού. Πριν 4 μήνες (cyborg νο 7, γενετικός προκαθορισμός; όχι ευχαριστώ!) περιγράφαμε ότι η “σκληρή” γενετική αιτοκρατία είναι ξεπερασμένη· αλλά μόνο μεταξύ “ειδικών”. Σαν κοινωνική ιδεολογία δουλεύει μια χαρά, επειδή εμφανίζεται να προτείνει αιτίες και να προσφέρει λύσεις (στην μικροκλίμακα των γονιδίων) αν και, στην πραγματικότητα, δεν πρόκειται για τίποτα περισσότερο από μια ακόμα μαζική τεχνοεπιστημονική εξαπάτηση. Τα γνωστά (των ειδικών) σε ότι αφορά την λειτουργία των γονιδιωμάτων αντί να αυξάνονται μειώνονται σε σχέση με τα άγνωστα όσο προχωρούν οι σχετικές έρευνες.
Αλλά το εμπόριο είναι διαφορετική ιστορία. Προφανώς δεν πετυχαίνονται πωλήσεις σωτηρίας του ενός ή του άλλου είδους με “ίσως” και “δεν ξέρουμε”. Η γονιδιακή κοπτοραπτική και το τωρινό διαμάντι στο στέμμα της, η crispr/cas9, είναι ένα είδος “τεχνολογικής / εμπορικής απάντησης” στηριγμένο στο μονοδιάστατο ντετερμινιστικό μοτίβο: ξέρουμε (ή πρόκειται να μάθουμε) τα πάντα γύρω απ’ τα γονίδια (σας). Ωστόσο, επειδή αυτό είναι απλά ένα ιδεολογικά και εμπορικά χρήσιμο ψέμα, η ταχύτατη διάδοση της crispr/cas9 είναι καταδικασμένη να γεννήσει τέρατα.

[...]

...η συνέχεια στο έντυπο τεύχος του Cyborg.
[ σημεία διακίνησης ]

Ziggy Stardust

κορυφή