Молекулярни биолози за пръв път успешно са приложили редактора на геноми CRISPR/Cas9, за да инхибират растежа на раковите клетки и активират програма за самоубийството им, и са го използвали за лечение на няколко мишки от рак, според статия, публикувана в списание Nature Methods.
Геномният редактор CRISPR/Cas9, наречен главен научен пробив на 2015 г., е създаден от американския учен Фенг Жанг и редица други молекулярни биолози преди около три години, и оттогава е преминал през няколко подобрения, които позволяват на учените да го използвате, за да редактират генома с абсолютна точност.
Едно от най-обещаващите приложения на CRISPR/Cas9 е възможността за използване на този редактор за „поправяне“ на системата за самоунищожение на раковите клетки, скъсването на които често е причина за образуване на тумор и неговото неконтролираното размножаване.
Тази идея се смята за толкова обещаваща, че китайското правителство през юли тази година разреши на китайски молекулярни биолози да провеждат такива експерименти върху доброволци с нелечима форма на рак на белите дробове, който учените ще се опитат да унищожат чрез препрограмиране на имунните клетки.
Те са предприели първата стъпка към осъществяването на тази задача, като успешно са тествали CRISPR/Cas9 в борбата срещу рак при мишки, като го превръщат в един вид „авариен бутон“, реагиращ на вътреклетъчни или изкуствени химически сигнали и каращ клетките да извършват определени действия, включително да се самоубиват.
Тази малка промяна превръща CRISPR/Cas9 от редактор в селективен инструмент по-точно в програмируем биокомпютър, който започва редактирането на ДНК само при изпълнение на определени условия, например наличието на специфични дефектни протеини в раковите клетки или сигнализиращи молекули на препарат, който се въвежда в тумора от лекарите.
Тази система работи много просто – в нея вместо нормална направляваща РНК, която съдържа информация за редактираните гени, се използват специални варианти на тези молекули, които блокират работата на протеина Cas9, извършващ всички операции над генома. В единия им край е разположен участък, към който може да се присъедини молекула на лекарство или протеин, и да разблокира Cas9.
Освен това, този подход дава възможност не само да се убият някои клетки, както учените обясняват, но също така да се създават цели логически вериги и своеобразни „биокомпютри“, въз основа на РНК, които ще вземат собствени решения в рамките на тялото за това как да се лекува определено заболяване или какви промени трябва да се извършат в генома в даден момент и при определените обстоятелства.
След проверка на функционирането на тази система върху ракови клетъчни култури ин витро, учените се опитали да я използват за лечение на рак, като я настроили така, че редакторът се включва при появата на молекули на протеина NPM, сигнализиращ за началото на развитие на рак в пикочния мехур. Когато Cas9 се включва, той активира така наречените „караулни протеини“ р53 и р21, изключени или с ниска активност в раковите клетки. И двете вещества са отговорни за апоптозата или програмираното клетъчно самоунищожение, включващо се при нормални условия при фатално увреждане на ДНК.
Тяхното изкуствено включване, както са показали експериментите върху мишки, в чието тяло учените са въвели малки фрагменти от тумори, довело до масова смърт на раковите клетки, и рязко намаляване на размера и теглото на тумора, като при това работата на CRISPR/Cas9 не засяга здравите клетки, където NPM молекулите и другите туморни маркери са много редки или не присъстват изобщо.
Тези успехи карат учените да се надяват да се ускори развитието на противоракови геномни ваксини, безопасни за клинична употреба, и да им се помогне бързо да преминат тестовете върху животни и хора доброволци.