Az első génszerkesztett ember egy csináld magad mozgalmár, aki tavaly októberben injekciózta a karjába a saját maga által összeállított keveréket. A korábban a NASA biokémikusaként dolgozó Josiah Zayner a biohacker mozgalom egyik vezető figurájaként azt a célt tűzte ki, hogy demokratizálja a tudományt, és az emberek, akár az amatőrök is, képesek legyenek a konvencionális laboratóriumokon kívül, saját „garázsukban” biológiával foglalkozni. A génszerkesztés módszere mára olyan egyszerű és olcsó lett, hogy a magát libertariánusnak valló Zayner nem várt a hivatalok engedélyeire, és – mondván: mindenkinek alapvető joga, hogy a saját genomjával azt tegyen, amit akar – ő lett az első ismert ember, akinek szervezetébe génszerkesztő eszköz került. Az öninjekciózás folyamatát természetesen élőben lehetett követni az interneten, és Zayner a használati utasítást is közzétette a honlapján, ahonnan a szükséges eszközök is megrendelhetők, és a folyamat utánacsinálható nem egészen 400 dollárból.

Ha sikerrel jár a beavatkozás, a következő történik: az alkarba injektált keverékből a miniatűr génszerkesztő eszköz néhány példánya bejut az alkar némelyik izomsejtjébe, ott elküzdi magát a sejtmagig, az abban lévő örökítőanyagban felismeri azt a rövid DNS-szakaszt, amelyet ki kell vágnia, így a sejt felszabadul a természetes gátlás alól, és jóval több izomfehérjét kezd gyártani. A módszer hatásfoka egyelőre kicsi, jó, ha a bejuttatott milliónyi szerszám (olló–célzóeszköz-komplex) negyede izomsejtbe kerül, még kevesebb jut el a célig, és az is bizonytalan, hány nyisszantás történik rossz helyen – márpedig ha az olló rossz helyen vág, a sejtből daganat fejlődhet ki. Ha sikerül néhány izomsejtet átszerkeszteni, azok megnövekedett izomfehérje-termelése idővel talán látható eredményt ad: Zayner alkarja megvastagszik.

Bakteriális immunrendszerből molekuláris olló

Ha és talán, ugyanis bár a fogalom maga már divatossá vált, a génszerkesztés még igencsak kísérleti fázisban jár, és valódi kísérleti körülmények között is csak egyetlen emberben próbálták ki. Tavaly novemberben a kaliforniai Sangamo Therapeutics biotechnológiai cég által szponzorált és az amerikai National Institutes of Health által engedélyezett vizsgálat során egy 44 éves májbeteg szervezetébe juttattak infúzióval olyan génszerkesztő eszközt, amely a remények szerint elvisz a májsejtekbe egy belőlük hiányzó fehérjegénjét. A génszerkesztéssel ugyanis kivágni, bevinni és átalakítani is lehet géneket, az újdonságát azonban leginkább az adja, hogy a korábbi génmódosítással (GM) szemben az extra DNS nem véletlenszerűen, hanem pontosan oda épül be, ahová a génmérnök szeretné.

Az új – specifikus, gyors és olcsó – módszer története az 1980-as években kezdődött, amikor japán kutatók különös ismétlődő szekvenciákra lettek figyelmesek baktériumok DNS-ében, amiről aztán 2009-ben kiderült, hogy az a baktériumok immunrendszereként az őket támadó vírusok örökítőanyagának felismerésére szolgál. Az immunrendszer ezenkívül molekuláris ollót is tartalmaz, amellyel a baktériumok képesek a vírusok DNS-ét feldarabolni. A génszerkesztés során a baktériumok immunrendszerének egy továbbfejlesztett változatát használjuk: 2012-ben egy francia és egy amerikai kutatónő rájött, hogy az nemcsak vírusok örökítőanyagának felismerésére alkalmas, de bármilyen DNS-szakasz megtalálására is beprogramozható (ezt a célzóeszközt nevezik CRISPR-nek, míg az egyik ollófajtát Cas9-nek, így áll össze a módszer mozaikszava: CRISPR-Cas9).

Alapkérdés: testi sejt vagy ivarsejt?

Az elmélettől azonban hosszú út vezet a gyakorlatig, és különbséget kell tenni egy módszer alapkutatásban való használata és a való életbeli alkalmazása között. A génszerkesztésnek az alapkutatásban máris milliónyi applikációja van (pl. eddig ismeretlen funkciójú gének kivágásával próbálnak rájönni az adott gén szerepére, vagy különböző betegségek vizsgálatára alkalmas modellállatokat hoznak létre). A remények szerint a módszer a jövőben használható lesz a gyógyításon kívül a kórokozók megszelídítésére, gyógyszerek és nagy értékű kemikáliák, bioüzemanyagok, bioszenzorok mikrobákban történő előállítására, állatokban – pl. sertésben – emberbe ültethető szervek növesztésére, a mezőgazdaságban a terméshozam fokozására, bioremediációra.

A való életbeli felhasználás azonban még gyerekcipőben jár, rengeteg a megoldandó probléma és a vitás kérdés. Egyelőre nehéz a géneditáló eszköz bejuttatása a kívánt sejtekbe, és kiderült, hogy az olló időnként rossz helyen vág, továbbá a baktériumokból származó molekulák – bár a génmódosítástól eltérően a szerkesztendő sejt örökítőanyagába nem feltétlenül épülnek be – gyakran késztetik támadásra az emberi/állati immunrendszert. Az pedig a génszerkesztett élőlény szervezetének gyulladását eredményezi.

Vita folyik a definíciók körül is: az ipari hasznosításban bízók szerint a génszerkesztés, ha idegen faj DNS-e nem épül be az örökítőanyagba, jelentősen más, mint a génmódosítás, így azt szeretnék, hogy a GM-növényekkel és GM-állatokkal kapcsolatos korlátozások ne vonatkozzanak a génszerkesztett lényekre.

Vitáznak a kutatók arról is, hogy használható-e a módszer betegség kijavításán túl az egészségesek fizikai, szellemi képességeinek felturbózására, vagy hogyan lehet megakadályozni, hogy a majdani drága terápiás lehetőségekből csak a gazdagok részesüljenek. A legnagyobb etikai kérdés, hogy alkalmazható-e a génszerkesztés a testi sejteken kívül az emberi ivarsejteken vagy embriókon, mivel egyrészt akkor továbbörökíthető, az egész ökoszisztémát módosító változásokat lehetne kialakítani, másrészt majomkísérletek tanúsága szerint jelenleg csak minden huszadik próbálkozás sikeres. Ma a humán ivarsejtek és embriók átszerkesztés utáni méhbe ültetése az USA-ban és Európában tilos, azonban Kínában minden bizonnyal próbálkoznak vele (16 EU-tagállamban a 14. napig kísérletezni lehet humán embrióval, utána azonban meg kell semmisíteni).Gouping Feng szerint, aki a Massachusetts Institute of Technology biológusaként selyemmajmokkal kísérletezik, jelenleg totálisan korai lenne humán embriókat szerkeszteni, a géneditált embriókból megszülető emberek megjelenése csak 10-20 év múlva várható.

A jövő: fogyasztói genetikai dizájn?

Már vannak megvalósult fejlesztések is, amelyek során génszerkesztést használtak: harmadik generációs bioüzemanyagok, hidegtűrő burgonya, transzzsírmentes szójaolaj, kevésbé barnuló étkezési gomba, csak a kívánatos fajta keményítőt tartalmazó kukorica. Jelenleg kutatják a tenyésztők számára a legnagyobb gazdasági kárt okozó sertésbetegségek kiszerkesztésének módjait, az első látásra meglepőbb célok között szerepel pl. a tejadó tehenek szarvának genetikus eltávolítása vagy a csak nőnemű utódok biztosítása, kihalt fajok – pl. gyapjas mamut – újraélesztése, szimpatikusabb háziállatok – pl. mikromalac, kívánt mintázatú akváriumi hal – tervezése.

A humán gyógyászatban is van már olyan génszerkesztési eljárás, amely előrehaladottabb stádiumban van, mint amit az eddig említett két ember esetében alkalmaztak, azonban ezek során a géneditáló eszközöket nem juttatják be a szervezetbe, hanem a betegtől vért vesznek, és vérsejtjeit a testén kívül szerkesztik át. A visszajuttatott sejtek pl. nagyobb hatékonysággal termelnek véralvadási faktorokat, ügyesebben küzdenek a HIV-vírusok vagy a rák ellen. Az első ilyen klinikai vizsgálatok is Kínában indultak, és mint a Wall Street Journal január közepén kiderítette, egy évvel korábban, mint amit a kínai hatóságok nyilvánosságra hoztak. A jelenlegi információk szerint a humán kísérletek 2015-ös kezdete óta legalább 86 embert kezeltek Kínában a testen kívül génszerkesztett vérsejtek visszajuttatásával.

Januárban a kínai titkok kiszivárgásán kívül más is megrengette a génszerkesztés iránt érdeklődőket: a Stanford Egyetem kutatói publikálták, hogy vizsgálataik szerint az emberek nagy része, ha szervezetükbe juttatva alkalmaznák náluk, allergiás lenne a Cas9 génollóra. Bár a szakértők nyilatkozatai szerint a felfedezés nem torlaszolja el az utat a 21. század reménybeli csodamódszere előtt, inkább csak egy egyelőre ismeretlen méretű akadályt képez, mindhárom nagy CRISPR biotechnológiai cég – CRISPR Therapeutics, Editas, Intellia – részvénye zuhant vagy 12 százalékot. Az USA kormánya azonban bejelentette: 5 év alatt 190 millió dolláros kutatási támogatással a génszerkesztést fősodorbeli eljárássá akarja tenni.

Az amerikai tudományos akadémia, összhangban az európai tudományos akadémiákat tömörítő szervezettel, azt ajánlja, hogy addig is alakuljon ki széles körű társadalmi vita arról, hogy milyen területeken legyen engedélyezett a génszerkesztés, hiszen az értékekről való döntés egyáltalán nem csak a tudósok feladata.

Ehhez azonban nemcsak nyitott, transzparens tudományra van szükség, de informálni kell a laikusokat is, és megfelelő etikai normarendszert kell kialakítaniuk a kutatást finanszírozó kormányhivatalokon, konvencionális és csináld magad biológiai közösségeken kívül még számos más szervezetnek, így a crowdfunding platformok fejlesztőinek is, hiszen pl. a bevezetőben emlegetett önkísérletező Josiah Zayneris az Indiegogón keresztül gyűjtötte össze azt a 30 000 dollárt, amelyre a honlapján megvásárolható csináld magad génszerkesztő készlet összeállításához szüksége volt. A génszerkesztő eszköz kifejlesztői között pedig folynak a szabadalmi perek.

(A cikk eredetileg a GyártásTrend Magazin január-februári lapszámában jelent meg.)