Przełomowa metoda edycji genów... od kuchni

Co to znaczy, że głośna, przełomowa metoda edycji genów CRISPR-Cas jest - jak często ją się określa - prosta? Jak musi być wyposażone laboratorium, w którym się ją wykorzystuje? Jak długo trwa praca nad edycją genów w konkretnych komórkach? To pytania, na które odpowiada RMF FM prof. Józef Dulak, szef Zakładu Biotechnologii Medycznej Uniwersytetu Jagiellońskiego, gdzie prowadzone są prace z wykorzystaniem tej techniki. W rozmowie z Grzegorzem Jasińskim mówi też o kontrowersjach związanych ze sporami patentowymi wokół tej metody i swoich obawach dotyczących możliwości wykonywania niektórych badań tego typu w Polsce.

CRISPR-Cas to metoda korzystująca z naturalnego mechanizmu obronnego bakterii, które usuwają w ten sposób obce DNA, choćby pochodzące z atakujących je wirusów. Zaadaptowano ją miedzy innymi do komórek ssaków, gdzie pozwala wyłączyć niektóre, wadliwe geny lub wbudować inne, poprawne. Uznaje się ją obecnie za wielką nadzieję medycyny. O tym, jak wygląda praca z wykorzystaniem tej metody opowiadają nam na miejscu w laboratorium prof. Józef Dulak i dr Jacek Stępniewski.

Nadzieje na przełomowe metody terapii z pomocą CRISPR-Cas i związane z tym olbrzymie zyski sprawiają, że od lat dwa zespoły toczyły przed amerykańskim urzędem patentowym USPTO prawdziwą batalię o uznanie ich praw. Urząd w tym roku przychylił się do wniosku Broad Institute i MIT, by utrzymać przyznany im patent na użycie metody w komórkach eukariotycznych. Jego odrzucenia domagał się zespół z University of California w Berkeley, który pokazał wcześniej, na czym polega ta metoda u bakterii.

Grzegorz Jasiński: Panie profesorze, na ile decyzja sądu w sprawie patentu dotyczącego metody CRISPR-Cas ma znaczenie dla naukowców posługujących się tą metodą w Polsce?

Prof. Józef Dulak: Decyzja sądu o przyznaniu praw patentowych dla Broad Institute nie ma praktycznie znaczenia jeśli chodzi o badania naukowe w Polsce, czy w ogóle na całym świecie, ponieważ wszelkie procedury badawcze, nawet opatentowane, które są wykorzystywane tylko i wyłącznie do celów naukowych, których zastosowanie nie jest związane z zamiarem ich komercyjnego udostępniania komuś innemu, nie wymagają uzyskiwania specjalnej zgody, licencji, wnoszenia opłat licencyjnych dla właścicieli patentu. Wobec tego, to czy ten patent zostanie przyznany ostatecznie Broad Institute, czy Uniwersytetowi w Berkeley, nie ma z punktu widzenia prowadzenia badań naukowych specjalnego znaczenia.

A czy może się to w jakiś sposób odbić na technologii, która jest stosowana, na odczynnikach, aparaturze, jakichś elementach układanki, które państwo musicie sprowadzać, kupować?

Oczywiście firmy, które udostępniają, sprzedają odczynniki do badań naukowych, jeśli te odczynniki są związane z obowiązującymi patentami, muszą wnosić odpowiednie opłaty właścicielowi patentu, licencji. To oczywiście może się przełożyć na ceny pewnych odczynników. Prawda jest jednak też taka, że bardzo duża część materiałów, niezbędnych do wykonywania badań z wykorzystaniem CRISPR-Cas jest udostępniana w sposób nieodpłatny. Naukowcy nawzajem sobie udostępniają tego typu narzędzia. Na przykład wektory, za pomocą której przenoszona jest sekwencja kodująca nukleazę Cas można uzyskać z firm non-profit tylko po kosztach odczynników. W Stanach Zjednoczonych jest taka instytucja Addgene, gdzie każdy naukowiec może złożyć narzędzie, które sam wyprodukował, tak zwany wektor, ten wektor jest następnie udostępniany innym badaczom po bardzo niskiej cenie, rzędu 50-100$, która jest tylko i wyłącznie opłatą za koszty uzyskania tego wektora i przesłania go do odbiorcy.

Te rozstrzygnięcia patentowe, jak rozumiem mogą mieć w przyszłości wpływ na przykład na koszty terapii, jeśli ta metoda zostanie pomyślnie do stworzenia takiej metody terapii wykorzystana...

Tak, bo oczywiście instytucje, które będą miały licencje na określone wykorzystanie tej metody, będą udzielać licencji kolejnym firmom, które będą przeprowadzać kolejne etapy prób, badań przedklinicznych, badań klinicznych. Potem, jeśli dana metoda, czy lek zostaną zarejestrowane to niestety cena będzie uwzględniała nie tylko koszty przygotowania danej substancji, ale też koszty patentu. To się przekłada na bardzo wysokie ceny wielu leków, które w rzeczywistości tylko w niewielkim stopniu odzwierciedlają same koszty produkcji...

Tak, jak rozumiem, najprostsza różnica miedzy patentami dla naukowców z Massachusetts i Kalifornii polegała na tym, że w przypadku Broad Institute i MIT chodziło o wykorzystanie CRISPR-Cas dla komórek eukariotycznych, a patent, który mieli otrzymać naukowcy z Berkeley tego etapu nie dotyczył. Jakie jest pana zdanie, czy decyzja o utrzymaniu patentu dla Broad Institute była słuszna? Tak być powinno?

Faktem jest, że publikacja zespołu Jennifer Doudny i Emmanuelle Charpentier z Uniwersytetu Berkeley i Uniwersytetu Umea ponieważ tu była wspólna praca, ukazała się w roku 2012, przed pracą Fenga Zhanga z Broad Institute, która ukazała się w roku 2013. Panie Doudna i Charpentier i ich współpracownicy zaproponowali taki sposób modyfikacji tego bakteryjnego systemu, że mógł być wykorzystany do manipulacji, edytowania, dowolnej sekwencji DNA. Oczywiście należałoby się bardzo dokładnie wgłębić w całą dokumentację patentową. Pomysł zaproponowany przez Broad Institute dokładnie precyzował możliwość wykorzystania techniki CRISPR-Cas do modyfikacji komórek eukariotycznych, nie tylko genomu komórek bakteryjnych, skąd cały mechanizm pochodzi. Tym razem chodziło o komórki eukariotyczne roślin, zwierząt, w tym oczywiście ludzi. To oczywiście jest pole do popisu dla prawników, którzy zapewne będą mieli zajęcie przez następnych 10 lat. Można przypuszczać, że Berkeley się odwoła. Natomiast można się też zastanawiać, czy pewnej racji nie ma pani Doudna, która decyzję sędziego zinterpretowała w taki sposób: my wymyśliliśmy piłki tenisowe, a zespół z Broad Institute zaproponował użycie zielonych piłek tenisowych. Jednak same piłki tenisowe były wcześniejsze. Prawda jest też taka, że obecne zastosowanie metody CRISPR-Cas jest oczywiście zasługą tych wspomnianych zespołów, ale w tym samym czasie na podobny pomysł i podobne zastosowania wskazały inne zespoły. Na przykład, zaledwie parę tygodni później ukazała się praca zespołu litewskiego, z Uniwersytetu w Wilnie. Praca, która ukazała się w czasopiśmie Amerykańskiej Akademii Nauk proponowała takie samo zastosowanie systemu CRISPR-Cas. Z naukowego punktu widzenia wkład tych wszystkich zespołów, pracujących niezależnie i niezależnie dochodzących do takich samych wniosków, należy uznać za bardzo podobny. Należy również pamiętać o tym, który właściwie odkrył system CRISPR-Cas jako pierwszy, hiszpańskim uczonym Federico Mojicy, którego rola jest tu niedoceniana. Gdyby nie to, że on w latach 80-tych zajął się tym systemem i zwrócił uwagę na jego ciekawe właściwości, w tej chwili byśmy tego bardzo dobrego narzędzia nie mieli.

W dyskusji na temat zastosowań metody CRISPR-Cas pojawił się jeszcze w tym roku kolejny wątek. Amerykańska komisja etyczna nieco rozluźniła zasady dotyczące stosowania tej metody przy modyfikacji embrionów i komórek rozrodczych. Co pan profesor o tym myśli? Jak to może wpłynąć na badania, na ich sukces i ewentualne zagrożenia?

Mówi pan o stanowisku Amerykańskiej Narodowej Akademii Nauki, Inżynierii i Medycyny z 14 lutego, w którym ta instytucja, jako jedna z kilku instytucji amerykańskich w których takie dyskusje się toczą uznała, że będzie możliwe stosowanie tej metody do edytowania genów w zarodkach ludzkich, w przypadku bardzo ciężkich, nieuleczalnych chorób. Chodzi o sytuacje, kiedy rodzice nie będą mieli możliwości skorzystania z innego sposobu zapobiegania danej chorobie, innego sposobu, który umożliwiłby urodzenie zdrowego dziecka. Kiedy nie będzie możliwe na przykład zastosowanie zapłodnienia in vitro, nie będzie możliwe wykorzystanie diagnostyki przedimplantacyjnej, która jest w tej chwili - jak się uważa - znacznie skuteczniejsza i pewniejsza jeśli chodzi o eliminację zarodków obarczonych najcięższymi chorobami. Czy też, jeśli na przykład dana para nie będzie mogła, w przypadku wystąpienia tej ciężkiej choroby, zdecydować się na aborcję. Tak jest na przykład w sytuacji, gdy oboje rodzice cierpią na ciężką chorobę genetyczną. Wtedy samo zapłodnienie in vitro, diagnostyka przedimplantacyjna nic nie daje, bo wiadomo, że wszystkie zarodki odziedziczą tę chorobę. Tylko w takim przypadku ta agencja dopuszcza możliwość zastosowania metody edytowania genów. Oczywiście tutaj zakłada się, że ta metoda będzie mogła być stosowana tylko wtedy, jeśli będzie pewność, że ona będzie bezpieczna. W moim osobistym przekonaniu takie badania są jak najbardziej uzasadnione, takie jest zresztą oczekiwanie rodziców chorych dzieci, którzy chcieliby mieć zdrowe dzieci, by ich potomkowie nie dziedziczyli tych ciężkich chorób. Nie ulega wątpliwości, że dla nas w Polsce jest to problem w dużej mierze teoretyczny. My mamy do czynienia z dużo poważniejszym problemem. Chodzi o ograniczenie dostępu do zapłodnienia in vitro. Wycofanie finansowania in vitro przez Ministerstwo Zdrowia, ograniczanie dostępności do zapłodnienia in vitro dla osób, które nie mogą mieć dzieci w sposób naturalny, można w moim przekonaniu uznać za postepowanie skandaliczne. Jest to metoda, która pozwala rodzicom posiadać dzieci, która dała życie kilku milionom zdrowych dzieci i szczęście kilkuset tysiącom rodziców, dobrze byłoby żeby ta możliwość była powszechnie dostępna. A oczywiście w przypadkach, o jakich mówiłem, kiedy mamy do czynienia z nieuleczalnymi chorobami, w przypadku dalszego postępu badań medycznych warto będzie się zastanawiać, dyskutować nad tym, na ile te metody będą mogły być stosowanie w połączeniu z innymi dostępnymi obecnie metodami leczenia.

Czy te amerykańskie decyzje, te sugestie, zdaniem pana profesora, będą miały wpływ na to, w jaki sposób będą prowadzone badania w Polsce? Czy nasze wytyczne dotyczące etyki badań też pójdą w tym kierunku, że państwo będziecie mogli podjąć też tego typu eksperymenty?

To temat nośny i wzbudzający wiele kontrowersji. Prawda jest taka, że tego typu próby modyfikacji genomu zarodków są podejmowanie w niewielu miejscach na świecie, tylko w kilku krajach. W każdym kraju, w którym badacze chcieliby tego typu badania podjąć, potrzebne jest uzyskanie odpowiedniej zgody. Pierwszą próbę modyfikacji genomu zarodków przeprowadzili Chińczycy w roku 2015, była to próba dość szeroko krytykowana, nie bardzo rozumiem, dlaczego. Badacze do doświadczeń wybrali tam zarodki, które i tak nie miały szansy się rozwijać, komórka jajowa została zapłodniona dwoma plemnikami, zarodek nie mógł się dalej rozwijać. celem było tylko pokazanie możliwości zastosowania tej metody. Przy okazji zresztą pokazali, że jest obarczona wieloma błędami. W tej chwili w niektórych krajach, na przykład Szwecji zezwolono na podejmowanie takich prób. Natomiast jeśli pyta pan, czy jest możliwość prowadzenia takich badań w Polsce, to ja się obawiam, że nie. Niestety nie. Również dlatego, że jak wspomniałem, w Polsce w tej chwili nie ma możliwości stosowania na taką skalę, jak powinno się stosować, uznanej metody leczenia, jaką jest in vitro. Wobec tego, trudno mówić o tym, by ktokolwiek próbował podejmować badania z zakresu modyfikacji zarodków, uzasadnionego względami medycznymi, bo do tego potrzebne są dalsze badania, które je uzasadnią. Potrzebne są też oczywiście odpowiednie regulacje etyczne, których w Polsce nie mamy. Nie mamy na takiej zasadzie, że próbuje się narzucać wszystkim, niezależnie od poglądów, jeden rodzaj światopoglądu, zakładający, że jakiekolwiek próby medycznego zastosowania technik modyfikacji zarodków są niedopuszczalne.