Nagroda Nobla z chemii. Prof. Dulak: Spodziewana i zasłużona

Grzegorz Jasiński: Panie profesorze o tej nagrodzie tak naprawdę wiadomo było od kilku lat, że ona przyjdzie. Więc to nie jest niespodzianka, że twórczynie tej metody zostały nagrodzone. Czy dla pana jednak nie jest niespodzianką, że to właśnie one? Bo tu były konkurencyjne zespoły. 

Prof. Józef Dulak: Tak, rzeczywiście tej nagrody spodziewaliśmy się praktycznie od roku 2014, 2015. Nie ulega najmniejszej wątpliwości, że pani doktor Jennifer A. Doudna i pani doktor Emmanuelle Charpentier to są pierwsze osoby, które na tę nagrodę zasłużyły. Natomiast, jak to często z odkryciami bywa – odkrycia obecnie są dokonywane równocześnie w wielu różnych miejscach – tych kandydatów do nagrody było zapewne więcej. Dla mnie takim kandydatem, taką osobą, która z pewnością zasłużyła na nagrodę jest profesor Virginijus Šikšnys z Uniwersytetu Wileńskiego, który zresztą 2 lata temu otrzymał razem z obiema paniami nagrodę Kavli Uniwersytetu w Oslo, która właściwie jest taką równoważną nagrodą do nagrody Nobla. On opublikował pracę pokazującą możliwości systemu CRISPR/Cas praktycznie w tym samym czasie, jak obie panie. I niewątpliwie jego osoba tutaj nie byłaby czymś niezrozumiałym. Natomiast niewątpliwie obie panie są jak najbardziej tymi, co do których roli w odkryciu i pokazaniu możliwości systemu CRISPR/Cas w edycji genomu nie ulega najmniejszej wątpliwości. Oczywiście wiemy, że potencjalnym kandydatem był też Feng Zhang z Broad Institute, który zresztą niedawno wygrał nawet kolejny proces sądowy o amerykański patent na stosowanie metody CRISPR/Cas. Ale myślę, że nie negując wielkich osiągnięć Feng Zhanga tutaj pasowało określenie, którego kiedyś użyła pani Jennifer A. Doudna mówiąc, że one wymyśliły piłki tenisowe, natomiast Feng Zhang wymyślił zielone piłki. Więc jest różnica. 

CRISPR/Cas, co ta nazwa oznacza? Co to za system?

To jest skrót od bardzo długiej nazwy angielskiej CRISPR to clustered regularly interspaced short palindromic repeats, czyli mówiąc ogólnie powtarzające się sekwencje krótkich odcinków kwasów nukleinowych. Cas9 to jest nazwa nukleazy CRISPR Associated, czyli związanej z systemem CRISPR. To enzym tnący kwasy DNA. Ten system, to jest system bakteryjny, który wyewoluował jako sposób obrony bakterii przed wirusami, bakteriofagami. Ale w odróżnieniu od enzymów restrykcyjnych, których odkrycie też zostało kilkadziesiąt lat temu nagrodzone Noblem, system CRISPR/Cas jest systemem znacznie precyzyjniejszym. Tu warto przy okazji podkreślić rolę Francisa Mojicy, odkrywcy systemu CRISPR/Cas u bakterii, hiszpańskiego badacza, który opisał ten system w latach 80.  Natomiast zasługą Doudny i Charpentier było zastosowanie tego systemu w sposób niezwykle pomysłowy do edycji, manipulacji genami wszystkich innych organizmów. Czyli nie tylko genami bakterii, ale też genami komórek eukariotycznych, które posiadają jądra, komórek ludzkich, komórek innych zwierząt, komórek roślin. Ten sposób umożliwia bardzo precyzyjną manipulację genomem, naszym czy innych organizmów. To budzi duże nadzieje. Możliwości zastosowań to przede wszystkim w badaniach podstawowych. Do tego system CRISPR/Cas wykorzystujemy od lat i jest dla nas w tej chwili jednym z podstawowych narzędzi w badaniach inżynierii genetycznej w biologii molekularnej. Ten system ma też olbrzymie możliwości, jeśli chodzi o wykorzystanie do celów terapeutycznych. Przy czym należy tu podkreślić, że nie ma jeszcze żadnej zarejestrowanej terapii z wykorzystaniem systemu CRISPR/Cas. Może też być wykorzystywany do otrzymywania roślin o określonych właściwościach, poprzez manipulacje genetyczne nadające roślinom odporność na różnego rodzaju szkodniki. Można go też wykorzystać do zwalczania samych szkodników, np. komarów. Można zmodyfikować komary i uczynić je bezpłodnymi, w ten sposób ograniczyć populację tych, które roznoszą np. malarię. 

Na ile ta metoda – zaledwie 8 lat po tym, jak ją odkryto i wykorzystano – zmienia się, udoskonala, staje się coraz bardziej precyzyjna?

Metoda niewątpliwie się udoskonala, metoda ma olbrzymie możliwości, cały szereg różnych zastosowań. To już nie tylko – jak pierwotnie zaproponowały panie Charpentier i Doudna – wycinanie jakichś fragmentów DNA, wstawianie na miejsce zmutowanych genów, genów prawidłowych. Przez odpowiednie modyfikacje tego enzymu Cas9 możemy sprawić, że tego systemu możemy użyć nie do wymiany DNA, czy też podmiany DNA, ale na przykład do regulacji ekspresji genów, czyli uruchamiania aktywności pewnych, określonych genów. Możemy np. Cas9 w taki sposób, że zamiast przecinać DNA ona powoduje, że DNA się namnaża, dochodzi np. do przepisywania DNA na kwas rybonukleinowy. Niedawno – to także osiągnięcie Fenga Zhanga i jego zespołu – opracowana została przy pomocy odpowiedniej modyfikacji systemu CRISPR/Cas metoda szybszego wykrywania zakażeń wirusem SARS-CoV-2. Możliwości tej metody są bardzo duże. 

Mówi się o badaniach podstawowych i mówi się o nadziejach dla medycyny. Które z tych przełomów rewolucji są bliższe, bardziej prawdopodobne? Czy w badaniach podstawowych korzyść będzie najszybsza, a w medycynie za kilka lat?

Badania podstawowe już skorzystały. Metody edycji genów są stosowane od lat. Metoda CRISPR/Cas nie jest pierwszą metodą edycji genów, znamy inne metody, np. tzw. palce cynkowe, które zresztą też są wykorzystywane w eksperymentalnych próbach terapii np. zakażeń wirusem HIV. Jest też poprzedzający bezpośrednio system CRISPR inny system edycji TALEN, też oparty na pewnym układzie bakteryjnym. Ale w odróżnieniu od palców cynkowych, czy systemu TALEN metoda CRISPR/Cas jest metodą bardzo prostą, znacznie prostszą, pozwalającą na uzyskanie tych samych efektów w sposób znacznie szybszy. I właściwie też tańszy. Jeśli chodzi o wykorzystanie w badaniach podstawowych, nie ma wątpliwości, że ta metoda jest stosowania powszechnie. I oczywiście ta metoda budzi również duże nadzieje, jeśli chodzi o możliwości zastosowania w terapii. Są już pierwsze próby prowadzone z wykorzystaniem metodyki CRISPR/Cas. Ona ze względu właśnie na tę swoją precyzję być może pozwoli na uzyskanie lepszych efektów i również bezpieczniejszych terapii w przypadku takich schorzeń, w których np. dotychczas wydawało się, że głównym narzędziem będzie klasyczna terapia genowa, czyli np. wprowadzanie brakującego genu. Natomiast okazuje się, że pewnych sytuacjach, w pewnych chorobach wprowadzenie tego brakującego genu do komórek, w których go nie było, może spowodować problemy. Wydaje się, że wtedy naprawa samego genomu zastosowanie metody CRISPR/Cas może być techniką bezpieczniejszą. To, z czym też się wiąże duże nadzieje, co już jest stosowane, to – tak jak wspomniałem – wykorzystanie metody CRISPR/Cas do edycji genomu roślin. Na przykład uzyskiwanie roślin odpornych na szkodniki. W odróżnieniu od takich klasycznych metod inżynierii genetycznej, które pozwoliły na uzyskanie dużej ilości różnego rodzaju tzw. roślin genetycznie zmodyfikowanych, które niewątpliwie są dobrodziejstwem dla człowieka tylko niestety nie są akceptowane przez wiele środowisk, metoda edycji genów praktycznie nie pozostawia śladu przeprowadzanych manipulacji. Wobec tego być może z takiego psychologicznego punktu widzenia np. dla tych przeciwników GMO, niesłusznie sprzeciwiających się się GMO, ta metoda może być bardziej akceptowalna. 

Skoro pan profesor wspomniał o obawach, to porozmawiajmy o pewnych elementach całej historii, które są niepokojące. Bo o tej technice edycji genów świat usłyszał także przy okazji chińskich eksperymentów z modyfikacją genów bliźniaczek jeszcze na etapie embrionalnym. Jak pan profesor ocenia, czy to realne niebezpieczeństwo, czy świat naukowy zapanuje nad nad tym, ewentualnie nieetycznym sposobem wykorzystania tej technologii?

Jak sądzę, że świat naukowy zapanował, zareagował bardzo szybko. Świat naukowy zdawał sobie sprawę z problemów, czy wątpliwości, jakie może stosowanie tej metody wywoływać. Oczywiście, jak każda technika, każda metoda, ta również może być wykorzystana do celów, które mogą budzić wątpliwości. Ale nawet nie tylko budzić wątpliwości etyczne, ponieważ rzeczywiście spojrzenie ludzi na różnego rodzaju problemy może być różne w zależności od światopoglądu, ale również budzić wątpliwości natury medycznej. Po to, żeby metoda terapii mogła być stosowana, ona musi być bezpieczna, oczywiście nie w 100 proc., nikt nie zapewni stuprocentowego bezpieczeństwa. Biolodzy żartują, że gdyby rozmnażanie płciowe wymyślili naukowcy, to żaden urząd rejestrujący by go nie dopuścił, ponieważ liczba niestety różnego rodzaju problemów, jakie są związane z rozmnażaniem płciowym, jest tak duża. Natura tutaj nie pokazuje swojej stuprocentowej skuteczności. Ale metoda, która ma być stosowana w terapii powinna być bezpieczna. I tu mamy wyczyn tego chińskiego badacza, który pod koniec roku 2018 poinformował o edycji genomu w zygotach, które później rozwinęły się właśnie w te dwie dziewczynki. Ta edycja miała – jak twierdził – zabezpieczyć te dzieci przed zakażeniem wirusem HIV. To jego postępowanie wzbudziło powszechny sprzeciw na całym świecie i na dobrą sprawę w tej chwili obowiązuje nie jakieś oficjalne, ale takie powszechne memorandum wśród naukowców, że ta technika nie jest tak rozwinięta i my nie mamy takiej pewności, żeby można ją było stosować np. w takich sytuacjach, z jakimi mieliśmy tutaj do czynienia. Tutaj w ogóle trudno mówić o celach terapeutycznych, tutaj było jakby zapobieganie, nie leczenie. Ale bezpieczeństwo każdej metody musi być odpowiednio weryfikowane.