Është një mjet që shkencëtarët kanë pritur për një kohë të gjatë: “The Gene Cutter CRISPR/Cas9”. Vështirë se ndonjë metodë e biologjisë molekulare ka bërë në vitet e fundit një bujë si kjo metodë. Nuk është për t’u habitur, duke marrë parasysh se me anë të kësaj metode për herë të parë u bë e mundur ndërhyrja tejet precize në materialin gjenetik të gati çdo organizmi. Kjo ngjall shumë shpresa, por edhe frikë.

Para gati pesë viteve shkencëtaret Emmanuelle Charpentier dhe Jennifer Doudna publikuan një punim në një revistë botërore. Në të ato përshkruan, së si me anë të një kompleksi molekular secila sekuencë e ADN-s nga gjenomi bakterial mund të largohet dhe të zëvendësohet me një sekuencë tjetër.

Ky mekanizëm, që tek bakteret realisht është një përgjigje imunitare, e cila baktereve iu shërben si mbrojtje nga viruset, ka hapur rruge të reja nga ekipi i tyre hulumtues në lëmin e gjenetikës. Që nga kjo kohë, shumë shkencëtarë kanë përdorur këtë metodë universale edhe tek qelizat shtazore si dhe ato humane.

Çfarë është CRISPR?

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) janë fragmente të ADN-s në gjenomin e baktereve dhe arkeave të cilat përsëriten shpesh. Këto fragmente i shërbejnë një sistemi të quajtur CRISPR/Cas-System, sistem ky që iu mundëson baktereve të krijojnë rezistencë ndaj inkorporimit të fragmenteve të huaja të ADN-s siç është ajo e viruseve dhe plazmideve. Thënë ndryshe paraqet një imunitet të qelizave bakteriale.

Në vitin 2007 Barrangou et al. treguan se Bakteret që u infektuan me fagë (virus), integruan pjesë të ADN-s së huaj si Spacer në regjionet CRISPR të gjenomit të tyre dhe me anë të këtij mekanizmi ato fituan imunitet ndaj fagut. Gjithashtu treguan se, nëse këto sekunca-Spacer u integruan artificialisht në regjionet CRISPR të qelizave bakteriale, atëherë fitohej prapë rezistencë ndaj fagut. Nëse largohej sekuenca-Sapcer, rrjedhimisht humbte edhe rezistenca ndaj fagut.

Mekanizmi i funksionit të sistemit CRISPR/Cas

Pavarësisht shumë hulumtimeve viteve të fundit në fushën e gjenetikës, sistemi CRISPR/Cas i cili i ofron prokarioteve imunitet ende nuk është kuptuar plotësisht. Supozohet se gjatë procesit të imunizimit ADN-ja ekzogjene njihet nga  një kompleks-proteinor-Cas dhe më pas integrohet si Spacer në regjionet CRISPR. Se si këto ndodhin këto procese, në detaje ende nuk dihet.

Më shumë gjasë sekuenca fillestare e regjionit CRISPR ndërvepron si promotor dhe shkakton transkripcionin e tërë regjionit CRISPR në një molekulë të ARN-s që emërohet si pre-crARN. Kjo më pas shpërbëhet në pjesë të veçanta me ndihmën e një ARN-azë III, Cpf1 apo të një kompleksi-Cas, të cilat përmbajnë një Spacer dhe në skaje një pjesë përsëritëse palindromike. Në bashkëveprim më proteinat-Cas, sekuencat e veçanta të ARN-s njohin ADN apo ARN të huaj dhe me anë të endonukleazave siç është Cas9i prejnë (këpusin) duke siguruar qelizave prokariote imunitet të targetuar ndaj fagëve (viruseve) të cilat në gjenomin e tyre përmbajnë sekuencat-Spacer. Ky mekanizëm tregon një ngjashmëri sikur interferenca e ARN-s tek qelizat eukariote, por ekzistojnë dallime të dukshme para së gjithash në makinerinë mbështetëse proteinore.

Cili është rezultati i gjithë kësaj makinerie?

Me anë të mekanizmit CRISPR/Cas bakteret mund të krijojnë imunitet ndaj fagëve (viruseve) dhe këtë imunitet tatrashëgojnë në gjeneratat tjera bakteriale, sepse në gjenomin e tyre integrojnë një Spacer specifik ndaj një virusi, që me anë të replikimit të ADN-s e përcjellin në pasardhës.

Ku gjen përdorim kjo metodë në biologjinë molekulare? 

Ka shumë propozime, se ku mund të përdoret CRISPR. Disa nga fushat ku pritet përdorimi í këtij sistemi është:

  • Imunizimi artificial kundër fagëve me anë të integrimit të Spacer-eve tek bakteret me rëndësi ekonomike si p.sh. në industrinë e qumështit, verëtarisë etj.
  • Knockdown apo defunksionalizimi i gjeneve endogjene me anë të transformacionit me plazmid, e cila përmban një regjion CRISPR më ARNcr, që përshtatet me gjenin që duam ta “shuajmë”.
  • Përdorimi në Miltiplex Genome Eiditing, e cila lejon mutirimin e target sekuencave të ndryshme në të njëjtën kohë, me anë të cilës metodë do të lejohej krijimi i shtazëve transgjene si p.sh. minjve Brenda vetëm disa javëve (ky proces zgjat deri në dy vite).
  • Veçimi  i trungjeve bakteriale me anë të krahasimit të regjioneve-Spacer (spoilgotyping)
  • Në terapinë e gjeneve
  • Shënjimin fluoreshent

CRISPR në inxhenierine gjenetike dhe suksesi i kësaj metode

Ekspertët nga University of California, Berkeley, UCSF Benioff Children’s Hospital Oakland Research Institute (CHORI) dhe University of Utah School of Medicine kanë pasur sukses nëkorrigjimin e mutacioneve që shkaktonin eritrocite drapërore në gjakun e minjve dhe atyre humane duke përdorur CRISPR/Cas9 e cila ka shërbyer si gërshërë gjenetike.

Pasi CRISPR u përdor të korrigjojë qelizat hematopoetike burimore ku u paraqiten mutacione që shkaktonin formimin e hemoglobinës në formë të çrregullt, këto qeliza filluan të prodhojnë hemoglobinë normale.

Pas ri-inkorporimit të qelizave të korrigjuara në trupin e minjve, qelizat burimore vazhduan edhe për 4 muaj të qarkullonin, një indikacion që lë të kuptojë se ka një shans që terapia me këto qeliza mund të ketë sukses afatgjatë.

Edhe tek pacientët human, rezultatet treguan se numri i qelizave burimore të korrigjuara ishte mjaft i lartë për te treguar efekte pozitive në pacientët me këtë sëmundje

Kjo metodë lë të shpresojë shumë për gjenetikën molekulare në të ardhmen si dhe zhvillimin e metodave në këtë shkencë për manipulimin gjenetik. Ky avantazh në njohuritë që kemi për këto lloje eksperimentesh në të ardhmen do të fokusohen në trajtimin e sëmundjeve të ndryshme gjenetike. Sidoqoftë mbetët ende një debat i hapur lidhur me përdorimin e kësaj metode tek njerëzit duke pasur dilema etike lidhur me mundësite që ofron kjo metode.

 

COPYRIGHT: Ky artikull është pronë e We Speak Science, institutit jo fitimprurës themeluar nga dy shkencëtaret shqiptare Dr. Detina Zalli (Harvard University) dhe Dr. Argita Zalli (Imperial College London). Artikulli është shkruar nga Dardan Beqaj (Msc. Biologji, Universiteti i Prishtinës)

 

REFERENCAT:

https://de.wikipedia.org/wiki/CRISPR

https://futurism.com/crispr-gene-editing-has-been-used-to-cure-mice-of-sickle-cell-disease/

https://futurism.com/crispr-tested-on-a-person/

https://idw-online.de/de/news666582

file:///C:/Users/dardanb/Downloads/CRISPR-101.pdf