Rozważna droga do inżynierii genomu i genetycznych modyfikacji linii zarodkowych

Pilnie potrzebne jest stworzenie ram dla otwartej dyskusji na tematu stosowania technologii CRISPR-Cas9 w celu manipulacji ludzkim genomem.

(„A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification” By Baltimore et al., Science  03 Apr 2015:Vol. 348, Issue 6230, pp. 36-38 (DOI: 10.1126/science.aab1028). Translated and reprinted with permission from AAAS.”

„This translation is not an official translation by AAAS staff, nor is it endorsed by AAAS as accurate. In crucial matters, please refer to the official English-language version originally published by AAAS”.)

Autorzy: David Baltimore, Paul Berg, Michael Botchan, Dana Carroll, R. Alta Charo, George Church, Jacob E. Corn, George Q. Daley, Jennifer A. Doudna, Marsha Fenner, Henry T. Greely, Martin Jinek, G. Steven Martin, Edward Penhoet, Jennifer Puck, Samuel H. Sternberg, Jonathan S. Weissman, Keith R. Yamamoto

Inżynieria genetyczna oferuje niespotykane dotąd możliwości modyfikowania genomu ludzkiego i innych organizmów. Technologia ta niesie ludziom nadzieję na wyleczenie chorób genetycznych, natomiast – stosowana w celu modyfikacji innych organizmów – oferuje metody przekształcania biosfery w sposób korzystny dla środowiska i ludzkich społeczności. Jednak wraz z tymi ogromnymi możliwościami wiążą się nieznane dotąd zagrożenia dla zdrowia i dobrobytu ludzi.

W styczniu (2015 r. – przyp. red.) grupa przedstawicieli zainteresowanych stron spotkała się w Napa w Kalifornii, by przedyskutować naukowe, medyczne, prawne oraz etyczne implikacje nowych perspektyw rozwoju biologii genomu.

Celem spotkania było zainicjowanie świadomej dyskusji na temat zastosowań inżynierii genetycznej oraz identyfikacja tych obszarów, w których niezbędne jest podjęcie działań na rzecz przygotowania się na przyszłe zmiany. Podczas spotkania wskazano, jakie kroki należy podjąć natychmiastowo w celu zapewnienia, że technologia inżynierii genetycznej będzie wykorzystywana w sposób bezpieczny i etyczny.

Obietnica tak zwanej „medycyny precyzyjnej” jest częściowo napędzana przez synergiczne połączenie dwóch potężnych technologii: sekwencjonowania DNA oraz inżynierii genetycznej. Postępy w zakresie możliwości sekwencjonowania DNA i badania asocjacyjne całego genomu dostarczyły przełomowych informacji na temat zmian genetycznych, które wpływają na rozwój chorób. W przeszłości, gdy nie byliśmy w stanie dokonywać precyzyjnych i skutecznych modyfikacji genomu, możliwości wykorzystania tych informacji były ograniczone.

Obecnie jednak te przeszkody zostały przezwyciężone przez gwałtowny rozwój i rozpowszechnienie prostej, taniej i niezwykle skutecznej metody inżynierii genetycznej, znanej jako „Zgrupowane, Regularnie Rozproszone, Krótkie, Powtarzające się Sekwencje Palindromiczne” (CRISPR)-Cas9. Bazując na wcześniejszych osiągnięciach, szybko rozwijająca się rodzina technologii opartych na CRISPR-Cas9 rewolucjonizuje dziedzinę genetyki i biologii molekularnej. Naukowcy stosują te metody do zmiany sekwencji DNA – poprzez wprowadzanie lub korygowanie mutacji genetycznych w różnych komórkach i organizmach.

Obecne zastosowania

Prostota systemu CRISPR-Cas9 pozwala każdemu badaczowi posiadającemu wiedzę na temat biologii molekularnej modyfikować genomy oraz skutecznie przeprowadzać eksperymenty, które były dotąd trudne bądź całkiem niemożliwe.

Dla przykładu, CRISPR-Cas9 umożliwia wprowadzenie zmian w sekwencjach DNA, które korygują defekty genetyczne całych organizmów, jak w przypadku zastąpienia zmutowanego genu powodującego metaboliczne choroby wątroby u myszy. Technologia ta umożliwia również zmiany sekwencji DNA w pluripotencjalnych embrionalnych komórkach macierzystych, które można następnie hodować w celu wytworzenia określonych tkanek, takich jak kardiomiocyty lub neurony. Tego rodzaju badania kładą podwaliny pod wyrafinowane rozwiązania, które ostatecznie mogą przyczynić się do leczenia ludzkich chorób. Technologia CRISPR-Cas9 umożliwia także dokładne odtworzenie genetycznego podłoża ludzkich chorób w organizmach modelowych, prowadząc do bezprecedensowego wglądu w mechanizmy powstawania zaburzeń stanowiących dotychczas zagadkę.

Oprócz ułatwiania modyfikacji zróżnicowanych komórek zwierząt i roślin, technologia CRISPR-Cas9 oraz inne metody inżynierii genetycznej mogą być wykorzystywane do ingerencji w DNA jąder komórek rozrodczych, które przekazują informacje z pokolenia na pokolenie („linia zarodkowa” organizmu).

W związku z tym możliwe jest obecnie dokonanie modyfikacji genomu w zapłodnionych jajach zwierzęcych lub zarodkach, a tym samym zmiana składu genetycznego każdej zróżnicowanej komórki w organizmie, gwarantująca, że zmiany zostaną przekazane potomstwu. Gatunek ludzki nie stanowi tutaj wyjątku – zmiany w ludzkiej linii zarodkowej również mogłyby być dokonywane za pomocą tej prostej i szeroko dostępnej technologii.

Idąc dalej

Biorąc pod uwagę ten gwałtowny rozwój, rozsądnym byłoby rozpoczęcie dyskusji, która połączy społeczność naukową, powiązane branże, centra medyczne, organy regulacyjne oraz opinię publiczną w namyśle nad odpowiedzialnymi zastosowaniami tej technologii.

Mając na względzie zainicjowanie takiej publicznej debaty, deweloperzy i użytkownicy technologii CRISPR-Cas9 wraz z ekspertami z dziedziny genetyki, prawa i bioetyki omówili implikacje i szybki rozwój dziedziny inżynierii genomu. Grupa ta, pochodząca wyłącznie ze Stanów Zjednoczonych i posiadająca w swoim składzie m.in. niektórych liderów dyskusji prowadzonych od lat 70. XX w. na temat badań nad rekombinowanym DNA, skupiła się na problemie inżynierii ludzkich linii zarodkowych, jako że metody te zostały już zademonstrowane na myszach i małpach.

Debata w Napa nie dotyczyła transferu mitochondrialnego – techniki, która nie wykorzystuje CRISPR-Cas9. Transfer mitochondrialny, chociaż uznawany jest przez niektórych za inną formę inżynierii linii zarodkowych, dotyczy odmiennych zagadnień i został już zatwierdzony przez brytyjski Urząd ds. Płodności i Embriologii (ang. Human Fertilisation and Embryology Authority) i brytyjski Parlament oraz jest rozpatrywany przez Instytut Medycyny (obecnie Narodowa Akademia Medycyny, ang. National Academy of Medicine – przyp. red.) oraz Agencję Żywności i Leków w Stanach Zjednoczonych (ang. Institute of Medicine; Food and Drug Administration). Dyskutowana podczas spotkania w Napa „modyfikacja genomu” oraz „inżynieria linii zarodkowych” odnosiły się do zmian w DNA jąder komórek rozrodczych.

Działamy bez cenzury. Nie puszczamy reklam, nie pobieramy opłat za teksty. Potrzebujemy Twojego wsparcia. Dorzuć się do mediów obywatelskich.

Perspektywa inżynierii ludzkich linii zarodkowych od dawna jest źródłem ekscytacji i niepokoju wśród ogółu społeczeństwa, zwłaszcza w kontekście możliwości przekroczenia cienkiej linii dzielącej zastosowania w leczeniu chorób od tych mniej przekonujących, a mogących mieć niepokojące konsekwencje.

Zakładając, że bezpieczeństwo i skuteczność tej technologii mogą zostać zagwarantowane, kluczowym punktem dyskusji jest pytanie, czy terapia lub wyleczenie ciężkich chorób u ludzi przy użyciu inżynierii genetycznej stanowiłoby przykład jej odpowiedzialnego zastosowania, a jeśli tak, to pod jakimi warunkami uznalibyśmy je za dopuszczalne. Dla przykładu: czy właściwe byłoby zastosowanie tej technologii w celu zmiany mutacji genetycznej wywołującej chorobę na sekwencję bardziej typową dla ludzi zdrowych? Nawet ten, zdawałoby się, pozornie prosty scenariusz budzi poważne obawy, włączając potencjalne, niezamierzone konsekwencje dziedzicznych modyfikacji linii zarodkowych, ponieważ nasza wiedza o ludzkiej genetyce, interakcji pomiędzy genami a środowiskiem oraz mechanizmach rozwoju chorób jest dalece niepełna (włączając zależności pomiędzy chorobą a innymi czynnikami bądź różnymi chorobami u tego samego pacjenta). W Stanach Zjednoczonych tego typu badania na ludziach wymagałyby zwolnienia wydanego przez Agencję Żywności i Leków w kategorii badań nad nowymi lekami, ale bilans skutków decyzji podejmowanych obecnie oraz ich konsekwencji w przyszłości wymaga głębszego namysłu nad etycznymi następstwami wprowadzania zmian w ludzkim genomie, niż zapewnia to procedura badań nad nowymi lekami.

Rekomendacje

Aby przyszłe publiczne debaty postulowane przez uczestników spotkania w Napa mogły być toczone świadomie, potrzebne są badania naukowe, które pozwolą na zrozumienie i zarządzanie ryzykiem wynikającym ze stosowania technologii CRISPR-Cas9.

Rozważenia wymaga zarówno możliwość wprowadzania zmian niecelowych w obrębie ludzkiego genomu, jak również działań celowych, które mogą mieć niezamierzone konsekwencje. Niezwykle ważne jest wdrożenie odpowiednich, standaryzowanych metod analizy porównawczej w celu ustalenia częstotliwości efektów niecelowych oraz oszacowania fizjologii komórek i tkanek, które przeszły proces edycji genomu. Obecnie, potencjalne problemy z bezpieczeństwem i skutecznością stosowania tej technologii muszą być dokładnie zbadane i zrozumiane, zanim, o ile w ogóle do tego dojdzie, usankcjonowane i podjęte zostaną w warunkach klinicznych jakiekolwiek próby inżynierii ludzkiego genomu. Jak w przypadku każdej strategii terapeutycznej: wyższe ryzyko może być tolerowane, jeśli istnieje możliwość odniesienia znaczących korzyści terapeutycznych. Ale akceptacji takiego ryzyka musi towarzyszyć większa doza pewności nt. potencjalnej skuteczności podejmowanych działań. Kraje, których instytucje regulacyjne skupiają się raczej na bezpieczeństwie i wydajności niż na szerszych zagadnieniach społecznych i etycznych, potrzebują innej platformy do prowadzenia debaty publicznej.

Biorąc pod uwagę szybkość, z jaką rozwija się inżynieria genomu, na spotkaniu w Napa stwierdzono, że istnieje pilna potrzeba otwartej dyskusji na temat zalet i zagrożeń związanych z modyfikacją ludzkiego genomu, prowadzonej przez szerokie kręgi naukowców, lekarzy, badaczy nauk społecznych, ogół społeczeństwa, odpowiednie podmioty publiczne oraz grupy interesu.

W najbliższym czasie zaleca się podjęcie następujących działań:

1. Stanowcze odradzanie, nawet w krajach o luźnych jurysdykcjach, gdzie mogłoby to zostać dozwolone, podejmowania jakichkolwiek prób modyfikacji ludzkiego genomu linii zarodkowych w celach klinicznych, podczas gdy społeczne, środowiskowe i etyczne konsekwencje takich działań są dopiero dyskutowane przez organizacje naukowe i rządowe. (W krajach o wysoce rozwiniętych możliwościach w zakresie nauk biologicznych modyfikacje genomu ludzkich linii zarodkowych są obecnie nielegalne lub ściśle regulowane.) Otworzy to drogę do identyfikacji odpowiedzialnych zastosowań tej technologii, jeśli takie istnieją.
2. Stworzenie forów, na których eksperci ze środowisk naukowych i bioetycznych będą mogli dostarczać wiedzę i edukować ogół społeczeństwa na temat tej nowej ery biologii człowieka, zagadnień związanych z ryzykiem i korzyściami wynikającymi ze stosowania tak potężnej technologii na szeroką skalę, takimi jak potencjalna możliwość wyleczenia chorób genetycznych dotykających ludzi, oraz towarzyszących jej etycznych, społecznych i prawnych następstw.
3. Zachęcanie i wspieranie transparentności badań w celu określenia skuteczności i dokładności technologii CRISPR-Cas9 u ludzi oraz innych organizmów, istotnych dla swoich potencjalnych zastosowań w genoterapii linii zarodkowych. Takie badania mają zasadnicze znaczenie dla świadomych rozważań na temat tego, czy i jakie kliniczne zastosowania tej technologii mogą zostać w przyszłości uznane za dopuszczalne.
4. Zwołanie globalnie reprezentatywnej grupy deweloperów i użytkowników technologii inżynierii genomu oraz ekspertów w dziedzinie genetyki, prawa, bioetyki, a także innych członków środowiska naukowego, przedstawicieli opinii publicznej, odpowiednich instytucji państwowych oraz grup interesu w celu dalszego rozważenia tych ważnych kwestii i – tam, gdzie byłoby to zasadne – zaproponowania rozwiązań.

Podsumowanie

U zarania ery rekombinowanego DNA najważniejszą lekcją, którą otrzymaliśmy, jest świadomość, że społeczne zaufanie do nauki ostatecznie zaczyna się od stałej transparentności i otwartej dyskusji, i nieustannie ich wymaga. Wraz z pojawieniem się technologii CRISPR-Cas9 i perspektywami nieuchronnego rozwoju inżynierii genomu, lekcja ta jeszcze bardziej zyskuje na aktualności. Zainicjowanie teraz tych fascynujących i wymagających dyskusji pomoże społeczeństwom w podejmowaniu właściwych decyzji wraz z nadejściem nowej ery w biologii i genetyce.

Przygotowanie polskiej wersji tekstu:
Hanna Domańska – tłumaczenie,
Michał Juszczak – redakcja i korekta.