GENETSKI INŽENJERING
Jelena Marjanović
Da li je komarcima odzvonilo...
Nađi i promeni svuda!
Komarci, skrnavitelji spokoja blagih letnjih večeri ili buduće fleke na zidu, na kojima ljudi iskaljuju bes zato što im svojim zujanjem i ujedima uskraćuju preko potreban san. Kako god, niko ih ne voli. A kada bi se čulo da neko ima plan da ih ukloni sa lica zemlje, mora se priznati da bismo, makar na trenutak, navijali za njih.
Ovdašnji komarci uglavnom su samo su neprijatni. Međutim, u tropskim krajevima, komarci su opasni projektili koji prenose smrtonosne bolesti: malariju, žutu groznicu, zika virus, denga groznicu… i borba sa njima postaje borba na život i smrt. Samo od malarije godišnje oboli preko 300 miliona ljudi, a dnevno od nje umire više od hiljadu. U toj borbi izrodila se ideja, još krajem šezdesetih godina prošlog veka, da se bolest suzbije udarom na komarce.
Jedino efikasno oružje protiv komaraca bili su i ostali pesticidi. Međutim, pesticidi su toksični i njihova upotreba zarad uništavanje komaraca truje i životnu sredinu čoveka. Sa druge strane, komarci postaju rezistentni na aktuelne pesticide, tako da su ljudi prinuđeni da pronalaze nove otrove za njihovo uništavanje, istovremeno dodatno ugrožavajući sopstveno okruženje. Problem je postao toliko veliki da je Svetska zdravstvena organizacija zatražila urgentno iznalaženje drugačijeg pristupa.
Genetski modifikovani komarci
Kada se suzbija prenošenje zaraze, razmišlja se u dva smera: jedan je da se smanji broj nosilaca zaraze, a drugi je da se onemogući nosiocima da zarazu nose u sebi. Razvoj genetskog inženjeringa dao je alate za razvoj ovakvih pristupa.
U prvom slučaju, rešenje bi bilo razviti genetski modifikovane sterilne mužjake. Njih bi zatim trebalo proizvesti u laboratoriji u dovoljnom broju (stotinu ili više hiljada) i pustiti ih u divljinu u nadi da će se uspešno takmičiti sa drugim divljim mužjacima u osvajanju ženki. Ženke sa kojima će se oni pariti izleći će jaja koja nisu oplođena i iz njih se neće razviti larve novih komaraca.
U Brazilu je 2018. uspešno izveden eksperiment tokom kojeg je, na površini od 10 hektara, uz pomoć dronova oslobođeno 165.000 sterilnih mužjaka. Jedan od najvećih izazova ovog poduhvata bio je kako držati u kontejnerima veliki broj komaraca dugih i nežnih nogu koji su u prirodu morali da stignu u najboljem mogućem stanju pošto je pred njima bila borba za ženke. To je rešeno tako što su komarce u kontejnerima držali na niskoj temperaturi kako bi ih što više primirili, da ne lete i ne povrede se (komarci “ne rade” u hladnim letnjim noćima, kad temperatura padne ispod 16 stepeni, tada tada ne ujedaju i postaju letargični).
Drugi pristup u borbi protiv malarije predložio je, devedesetih godina prošlog veka, biolog Entoni Džejms. Njegova ideja bila je da, uz pomoć genetskog inženjeringa, proizvede u laboratoriji komarce rezistentne na malariju.
Malariju izaziva parazit plazmodijum, koji živi i razmnožava se u telu komarca. Džejms je pokušao da u genomu komarca pronađe one gene koje bi bilo moguće modifikovati tako da se onemogući razvoj parazita u njihovim telima. Zatim je trebalo proizvesti veliki broj takvih komaraca i pustiti ih u divljinu sa namerom da oni, parenjem sa divljim komarcima, prenesu svoj genetski materijal na buduće generacije i tako postepeno preuzmu primat nad običnim komarcima.
Kad je uspeo da proizvede komarca rezistentnog na malariju, pred njim je bio još teži korak: kako obične komarce zameniti rezistentnim? Matematika nasleđivanja je pokazala da je za uspeh potrebno da se u divljinu pusti najmanje 10 puta više modifikovanih komaraca nego što ima divljih. Zamislimo da živimo u selu opsednutom sa 10.000 komaraca, a neko ponudi pomoć tako što bi da dovede još 100.000 komaraca! Nije baš popularan metod, a i pitanje je kakav bi bio učinak.
CRISPR i genetski pogon
Ova dva alata uveli su revoluciju u genetski inženjering. CRISPR je naziv za metod za precizno i efikasno editovanje gena. Pronađen je slučajno, proučavanjem bakterija i njihove odbrane od virusa. Virus napada ćeliju bakterije tako što u nju ubacuje svoj genetski materijal, svoju DNK. Bakterija se brani uz pomoć specijalnog proteina poznatog kao CAS9, koji se ponaša kao neka vrsta pametnih hemijskih makaza. On prepoznaje DNK virusa u ćeliji, vezuje se za nju i prekida njen lanac, uništavajući tako sam virus.
Dženifer Daudna i Emanuela Šarpantije su, početkom prošle decenije, došle na ideju da iskoriste ovaj princip i upotrebe protein CAS9 kao makaze koje će iseći gen tačno tamo gde je njima bilo potrebno. A da bi protein znao gde da iseče, umesto DNK virusa koriste “navodeću” RNK, koju je danas relativno jednostavno sintetisati u laboratoriji. Sledeći korak je bio da se na mesto prekida lanca ubaci željeni sintetisani niz.
CRISPR se pokazao kao izuzetno efikasan alat za modifikaciju gena koji je uz to dovoljno jednostavan da se može koristiti u većini laboratorija, a zatim i veoma jeftin tako da je moguća njegova široka primena. Što se komaraca tiče, to je značilo da su naučnici dobili alat da skroje jedinke baš kakve su im potrebne.
Međutim, da bi se u prirodi nešto stvarno značajno promenilo, stvaranje velikog broja genetski modifikovanih komaraca nije dovoljno efikasno rešenje. Po pravilima nasleđivanja, jedna veštačka genetska promena se relativno sporo prenosi na potomke, i samo oko 50% jedinki u sledećoj generaciji ima šansu da je nasledi, a u svakoj sledećoj generaciji se taj procenat prepolovi, i promena se postepeno gubi. Istraživači koji su se bavili suzbijanjem malarije decenijama su tražili način kako da preokrenu ovaj način nasleđivanja tako da se broj potomaka koji su nasledili kritični gen poveća.
Mehanizam koji im je bio potreban zove se genetski pogon. Do njegovog otkrića došao je student po imenu Valentino Gantz, kome je palo na pamet da, pomoću CRISPR, u DNK voćne mušice ubaci ne samo potrebnu genetsku modifikaciju već, povezano sa njom, i sam CRISPR mehanizam. Rezultat je bio zapanjujući: dobijena je neka vrsta biološkog “nađi i promeni svuda” alata, poput onog koje se koristi na računaru u tekst editoru. Samo par meseci posle ovog pronalaska, Entoni Džejms je napravio eksperiment sa komarcima koristeći genetski pogon povezan za gen koji je menjao boju očiju komaraca. U kontejner sa 30 običnih komaraca ubacio je samo dva genetski modifikovana tako da im oči budu fluorescentno crvene. Kada su, posle razvoja dve generacije komaraca, otvorili kontejner, zatekli su 3900 komaraca (oni se razmnožavaju velikom brzinom) od kojih je 3875 imalo neprirodne crvene oče, a samo njih 25 obične oči prirodnog insekta.
Sada postoje dva alata koja imaju moć da relativno jednostavno ostvare preciznu genetsku modifikaciju (CRISPR), i da zatim tu modifikaciju prenesu na celokupno potomstvo u nekoliko generacija (genetski pogon), sve dok se novi gen ne pojavi u svakom pripadniku čitave jedne vrste. Drugim rečima, to je alat koji može da izbriše komarce sa lica zemlje u kratkom vremenskom periodu!
Koja su pravila igre?
Uzbuđenje koje je pratilo otkrivanje obe ove metode brzo je ustuknulo pred etičkim dilemama i strahom od posledica koje bi njihova primena mogla da ima. Ideja o tome kako se ovi alati mogu zloupotrebiti ima mnogo i sigurno će uskoro biti holivudskih blokbastera na te teme. Jedna je stvar kada njima barataju odgovorni naučnici čija su istraživanja motivisana dobrim namerama i koji preduzimaju sve potrebne mere predostrožnosti. Iz tog razloga se, na primer, eksperimenti na malaričnim komaracima iz tropskih predela obavljaju u laboratorijama u Evropi i Americi, u klimatskim područjima gde takav komarac prirodno ne bi preživeo. Tako da, čak i kada bi neki pobegao iz laboratorije, ne bi poživeo dovoljno dugo da ostavi potomstvo.
Bezbednost i etika
Pravni okvir za regulisanje genetskih istraživanja na međunarodnom nivou nastao je 1993. godine, pod nazivom Konvencija o biološkom diverzitetu. Ratifikovalo ga je 196 zemalja. Međutim odgovore na pitanja: šta je bezbedno i šta je etično u svetu u kome milion ljudi svakoga dana oboleva od malarije, teško je dati a odgovori su hitno potrebni. Postoje zemlje koje gube bitku sa malarijom i koje ne mogu da čekaju na obazrive odgovore. U državi Burkina Faso, na zapadu Afrike, broj zaraženih od malarije je u stalnom porastu jer su komarci na tom području postali rezistentni na pesticide. Saradnjom Ministarstva za ekologiju, Nacionalne agencije za biološku bezbednost i najveće svetske neprofitne organizacije za borbu protiv malarije “Target malarija”, priprema se teren za puštanje u divljinu komaraca sa genetskim pogonom. Komarce priprema laboratorija u Italiji. Očekuje se da će se sa primenom krenuti u narednih pet godina. |
Ali je jasno da namere mogu da budu drugačije a ponašanje nesmotreno. Dovoljno je da se jedan naučnik polakomi za neetičnim mogućnostima editovanja gena, a da nema legalnih načina da se njegov rad zaustavi. Tako se dogodilo da je istraživač He Đijankui (Južni univerzitet za nauku i tehnologiju u Šenženu, Kina) objavio da je devet meseci ranije editovao gene ljudskog embriona i da su se rodile bliznakinje koje će, zahvaljujući toj izmeni, biti otporne na HIV. Modifikovanje ljudskog genoma je izazvalo buru negodovanja u svetskoj javnosti, a sam doktor He je uhapšen i osuđen na tri godine zatvora. Međutim u tom trenutku osnov za njegovo hapšenje je bio to što nije imao validan pristanak roditelja bliznakinja na proceduru koju je primenio. Drugim rečima, pošto nije postojao pravni osnov kojim bi neko bio sudski gonjen za neodgovorno modifikovanje gena, vlasti su morale da posegnu za nečim drugim što im je bilo na raspolaganju.
Postoji mogućnost da se genetskim inženjeringom učini mnogo dobra, a možda i mnogo zla. Šanse da se apsolutno spreči primena ovih metoda praktično ne postoje. Da li će urgentna potreba za delanjem odneti prevagu nad opreznošću, ostaje da se vidi?
Jelena Marjanović
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
