ენტონი ჯეიმსის სამუშაო ოთახის ერთი თვალის შევლებაც საკმარისია რომ მიხვდე, რას საქმიანობს. კედლებზე კოღოების სურათებია გაკრული, თაროებზე კი, წიგნები აწყვია კოღოების შესახებ.

მის მაგიდასთან ბანერი ჰკიდია, რომელზეც ერთი, კონკრეტული სახეობის Aedes aegypti-ს განვითარების ყველა სტადიაა ასახული – კვერცხი, ჭუპრი და ზრდასრული. გამოსახულება ისეა გადიდებული, რომ ფილმ „იურული პარკის“ მოყვარულებსაც გულს გაუხეთქავს. მისი ავტომანქანის სანომრე ნიშანიც მხოლოდ ერთი სიტყვაა: AEDES.

„30 წელია კოღოებით ვარ შეპყრობილი“, – ამბობს, ირვინში მდებარე კალიფორნიის უნივერსიტეტის მოლეკულური გენეტიკოსი.

კოღოს დაახლოებით 3500 სახეობა არსებობს, თუმცა ჯეიმსის ყურადღებას სულ რამდენიმე იქცევს, რომელთაგან თითოეული დედამიწაზე არსებულ ყველაზე მომაკვდინებელ ქმნილებათა რიცხვში შედის. მათ შორისაა Anopheles gambiae, მალარიის გამომწვევი პარაზიტის გადამტანი, რომელსაც ყოველწლიურად ასეულ ათასობით ადამიანი ეწირება. თუმცა, ყველაზე მეტად ჯეიმსი Aedes-ზეა ფოკუსირებული. ისტორიკოსების აზრით, ეს კოღო მე-17 საუკუნეში მონებით დატვირთულ გემებს შემოჰყვა ახალ მსოფლიოში და ყვითელი ცხელება მოიტანა. დღესდღეობით, ამავე კოღოს გადააქვს დენგეს ცხელებაც და ისეთი პათოგენებიც, როგორებიცაა ჩიკუნგუნია, დასავლეთ ნილოსის ვირუსი და ზიკა.

მზარდი ეპიდემია გასულ წელს ბრაზილიაში დაიწყო. აღმოჩნდა, რომ ზიკას ვირუსი იყო სხვადასხვა ნევროლოგიური დარღვევის გამომწვევი; მათ შორისაა, იშვიათი დეფექტი – მიკროცეფალია, რომლის დროსაც ჩვილები ანომალიურად პატარა თავებითა და განუვითარებელი ტვინით იბადებიან.

ჯეიმსისა და მისი ლაბორატორიის მიზანი კოღოების გენების მანიპულირების ხერხის პოვნა იყო, რათა ამ საშუალებით მწერებითვის დაავადებების გავრცელების უნარი დაეკარგათ. უკანასკნელ ხანებამდე ეს ხანგრძლივი, ეული და მეტწილად თეორიული კვლევები იყო. მაგრამ რევოლუციურად ახალი ტექნოლოგიის – CRISPR (მოკლე პალინდრომული განმეორებები რეგულარულად განლაგებული ჯგუფებით)-Cas9-ს და გენური დრაივის ბუნებრივი სისტემის კომბინირებით, თეორია სწრაფად გარდაიქმნება რეალობად.

CRISPR-ის საშუალებით მეცნიერებს შეუძლიათ სწრაფად და აკურატულად შეცვალონ, ამოშალონ და გადააწყონ თითქმის ყველა ცოცხალი ორგანიზმის დნმ, მათ შორის, ჩვენიც. განვლილ სამ წელიწადში ამ ტექნოლოგიამ გარდაქმნა ბიოლოგია. ცხოველებთან მუშაობისას, მთელი მსოფლიოს ლაბორატორიებში, მკვლევრებმა უკვე გამოიყენეს CRISPR-ს ძირითადი გენეტიკური დეფექტების, მათ შორის, კუნთოვანი დისტროფიის, კისტოზური ფიბროზისა და ჰეპატიტის ერთ-ერთ ფორმაზე პასუხისმგებელი მუტაციების კორექციისთვის.განვლილი საუკუნის არც ერთი აღმოჩენა არ არის ასე პერსპექტიული – თან ასე შემაშფოთებელი.

ექსპერიმენტებისას, მეცნიერებმა CRISPR, ღორის ორგანოების ისეთი ვირუსებისგან გასათავისუფლებად გამოიყენეს, რომლებიც ხელს უშლიან ამ ორგანოების ადამიანისთვის გადანერგვას. თავის მხრივ, ეკოლოგებიც იკვლევენ ამ ახალ ტექნოლოგიას გადაშენების საფრთხის წინაშე მყოფი სახეობების გადასარჩენად. მარცვლოვანი კულტურების მკვლევარ-ბიოლოგებსაც ჰქონდათ თამამი მცდელობები, წაეშალათ ის გენები, რომლებიც მავნებლებს იზიდავენ. ამ მეთოდით, CRISPR-ს შეუძლია (ქიმიკატებზე მეტად, ბიოლოგიაზე დაყრდნობით), შედარებით ნაკლებად დამოკიდებული გაგვხადოს ტოქსიკურ პესტიციდებზე.

მე-20 საუკუნის არცერთი სხვა მეცნიერული აღმოჩენა არ არის ასე იმედის მომცემი და არ წარმოშობს უფრო ამაღელვებელ ეთიკურ კითხვებს. პროვოკაციულად რომ ვთქვათ – თუ CRISPR-ს ადამიანის ემბრიონული ხაზის (უჯრედები, რომლებიც გენეტიკურ მასალას შეიცავენ და რომლებიც შეიძლება მომდევნო თაობებს გადაეცეს გენეტიკური ნაკლის კორექტირებისთვის ან სასურველი შტრიხის გამოსაკვეთად) შესაცვლელად გამოიყენებენ, ცვლილება შემდეგ მუდმივად გადავა ამ ადამიანის შთამომავლობაში. ღრმა ცვლილებათა სრული შედეგების პროგნოზირება კი თითქმის შეუძლებელია.

„ეს შესანიშნავი ტექნოლოგიაა, უამრავი მნიშვნელოვანი გამოყენებით. მაგრამ, თუ ვინმე რაიმე ისეთი საბედისწეროს გაკეთებას დააპირებს, როგორიცაა ემბრიონული ხაზის შეცვლა, მან ჯერ ამის სერიოზული მიზეზი უნდა დამისახელოს. ამ შემთხვევაში არჩევანი საზოგადოებამ უნდა გააკეთოს, ფართო შეთანხმების გარეშე, ეს არ მოხდება“, – ამბობს ბროუდის ინსტიტუტის დირექტორი და ჰარვარდისა და მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიურ ინსტიტუტში პროექტ „ადამიანის გენომის“ ხელმძღვანელი ერიკ ლანდერი.

CRISPR-CAS9 შედგება ორი კომპონენტისგან. პირველი არის ფერმენტი – CAS9 – რომელიც უჯრედის სკალპელივით მუშაობს დნმ-ს დასაჭრელად (ბუნებაში მას ბაქტერიები იყენებენ ინვაზიური ვირუსების გენეტიკური კოდის დასაშლელად და დეაქტივაციისათვის). მეორე წარმოადგენს რნმ-მიმმართველს, რომელიც სკალპელს ზუსტად მიმართავს იმ ნუკლეოტიდებისკენ – დნმ-ის ქიმიური ასოებისკენ, რომლებიც მან უნდა დაჭრას.

მიმმართველის სიზუსტე ეჭვგარეშეა; მეცნიერებს შეუძლიათ „სინთეზური“ ჩამნაცვლებელი თანმიმდევრობა გაგზავნონ გენომის ნებისმიერი ადგილისკენ, რომელიც მილიარდობით ნუკლეოტიდისგან შედგება. როდესაც ის დანიშნულების ადგილს მიაღწევს, CAS9 ფერმენტი მაკრატელივით ამოჭრის დნმ-ის არასასურველ თანმიმდევრობას. ნარღვევის გასაკერად, უჯრედი სვამს ნუკლეოტიდების ჯაჭვს, რომელიც CRISPR-ის კომპლექტმა მოიტანა.

იმ დროისთვის, როცა ზიკას ეპიდემია პუერტო-რიკოში დასასრულს მიუახლოვდება, მისი 3,5-მილიონიანი მოსახლეობის, სულ ცოტა, მეოთხედს ექნება ზიკას ვირუსი შეძენილი. რაც იმას ნიშნავს, რომ ათასობით ორსული დაინფიცირდება.

დღესდღეობით, ზიკაზე ერთადერთი მართლაც ეფექტური რეაგირება ამ კუნძულის ინსექტიციდებში „განბანა“ იქნებოდა, თუმცა ჯეიმსისა და სხვა მკვლევრების მოსაზრებით, კოღოების დნმ-ის რედაქტირება CRISPR-ით და გენური დრაივის გამოყენება ამ ცვლილებების პერმანენტულად შესანარჩუნებლად ბევრად უკეთესი მიდგომა იქნებოდა.

გენურ მატარებლებს შეუძლია დაძლიოს მემკვიდრეობის ტრადიციული წესები. ჩვეულებრივ, ნებისმიერი სქესობრივად რეპროდუქციული ცხოველის შთამომავლობა თითოეული მშობლისგან გენის ერთ ასლს იღებს. თუმცა, ზოგიერთი გენი „ეგოისტია“. ევოლუციამ ისინი მემკვიდრეობით გადაცემის 50 პროცენტზე მეტი შანსით დააჯილდოვა. თეორიულად, მეცნიერებს შეუძლიათ CRISPR-ის გენურ მატარებელთან კომბინირებით, სახეობის გენეტიკური კოდის შეცვლა დნმ-ის სასურველი თანმიმდევრობის მიერთებით პრივილეგირებულ გენზე, სანამ ცხოველებს ბუნებრივი შეწყვილებისთვის გაუშვებენ. ამ ინსტრუმენტებს ერთად, თითქმის ნებისმიერი გენეტიკური ნიშანთვისების გამოკვეთა შეუძლიათ პოპულაციაში.

შარშან, ჟურნალში „მეცნიერებათა ეროვნული აკადემიის ნაშრომები“, გამოქვეყნდა კვლევა: ჯეიმსმა CRISPR-ის გამოიყენებით, გენური ინჟინერიით, კოღო Anopheles-ის ისეთი ტიპი მიიღო, რომელსაც მალარიის პარაზიტის გავრცელების უნარი არ შესწევს.

„ათწლეულების განმავლობაში ჩრდილში ვმუშაობდი. თუმცა ახლა ასე აღარ არის – რამდენიმე კვირაა, ტელეფონი არ გაჩერებულა“, – მითხრა ჯეიმსმა და წერილების დასტაზე მიმითითა.

კოღო Ae. aegypti-სთან ბრძოლას, რომელსაც ამდენი სხვადასხვა პათოგენი გადააქვს, ოდნავ განსხვავებული მიდგომა დასჭირდება: „საჭიროა გენური მატარებლის შექმნა, რომელიც მწერებს უნაყოფოს გახდის. აზრი არ აქვს ზიკას ვირუსის მიმართ რეზისტენტული კოღოს გამოყვანას, თუ მას მაინც შეეძლება დენგეს ცხელებისა და სხვა დაავადებების გადატანა“.

დენგეს ცხელებასთან საბრძოლველად, ჯეიმსმა და მისმა კოლეგებმა შეიმუშავეს CRISPR კომპლექტები, რომლებსაც შეუძლიათ უბრალოდ ამოშალონ ბუნებრივი გენი ველური მშობლისგან და ისეთი ვერსიით ჩაანაცვლონ, რომელიც შთამომავლობას უნაყოფოს გახდის. თუ ამ კოღოებს საკმარისი რაოდენობით გავუშვებთ ბუნებაში შესაწყვილებლად, რამდენიმე თაობის შემდეგ (ჩვეულებრივ, ერთ თაობას 2-3 კვირა სჭირდება), მთელი სახეობა გენური ინჟინერიით მიღებული ვერსიის მატარებელი იქნება.

ჯეიმსს კარგად ესმის, რომ ველურ პოპულაციაში სწრაფად გავრცელებელი მუტაციის გაშვებას, შესაძლოა, გაუთვალისწინებელი შედეგები მოჰყვეს, რომელთა შემობრუნება იოლი არ იქნება: „რა თქმა უნდა, არსებობს ლაბორატორიაში გამოყვანილი მწერების ბუნებაში გაშვებასთან დაკავშირებული რისკები, თუმცა ვთვლი, რომ უმოქმედობისგან გამოწვეული საფრთხეები ბევრად მეტია“.

40 წელიწადზე მეტი გავიდა მას შემდეგ, რაც მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, თუ როგორ ამოჭრან ნუკლეოტიდები ერთი ორგანიზმის გენიდან და ჩასვან მეორე ორგანიზმის გენებში სასურველი ნიშანთვისებების მისაღებად. მოლეკულური ბიოლოგები აღფრთოვანებულნი იყვნენ ამ მეთოდის შესაძლებლობებით, რომელსაც რეკომბინატურ დნმ-ტექნოლოგიას უწოდებენ. თუმცა, თავიდანვე გააცნობიერეს, რომ თუ სახეობებს შორის დნმ-ს გადატანას მოახერხებდნენ, შესაძლოა, უნებლიეთ გადაეტანათ ვირუსები და სხვა პათოგენებიც.

1975 წელს მსოფლიოს ყველა კუთხის მოლეკულური ბიოლოგები უსაფრთხოების ზომების მთელ სერიაზე, მათ შორის, ლაბორატორიული უსაფრთხოების დონეებზე შეთანხმდნენ, რომლებიც გაიზარდა ექსპერიმენტებით გამოწვეულ პოტენციურ რისკებთან ერთად.რეგულაციების გარეშე ამ რევოლუციის პოტენციალი, შესაძლოა, შიშით დაიჩრდილოს.

მალე ნათელი გახდა, რომ დამცავი ზომები ქმედითი აღმოჩნდა, ხოლო შესაძლო სარგებელი – უზარმაზარი. გენურმა ინჟინერიამ მილიონობით ადამიანის სიცოცხლე გააუმჯობესა. მაგალითად, დიაბეტით დაავადებულებს შეეძლოთ, გენეტიკური ინჟინერიით მიღებული ინსულინის საკმაო მარაგის იმედი ჰქონოდათ. გენური ინჟინერიით გამოყვანილმა კულტურულმა მცენარეებმა დაიწყეს მსოფლიოს აგრარული ლანდშაფტის უმეტესი ნაწილის გარდაქმნა.

და მაინც, მაშინ როცა გენური ინჟინერიის მეთოდით მიღებული მედიკამენტები ფართოდაა აღიარებული, იმავეს ვერ ვიტყვით ანალოგიური გზით წარმოებულ სასოფლო-სამეურნეო კულტურებზე, მიუხედავად მრავალი კვლევისა, რომლებიც აჩვენებენ, რომ ასეთი პროდუქტები სხვა საკვებზე საშიში არ არის.

CRISPR შესაძლოა გამოსავალი იყოს ამ მეცნიერული და კულტურული ჭაობიდან. რეკომბინატური ეპოქის დასაწყისიდანვე, სიტყვა „ტრანსგენურისა“ და ტერმინ GMO-ს განსაზღვრებები ეფუძნებოდა იმ სახეობათა დნმ-ის კომბინირებას, რომლებიც არასოდეს შეჯვარდებოდნენ ბუნებაში. მაგრამ მეცნიერები იმედოვნებენ, რომ დნმ-ის რედაქტირებისთვის CRISPR-ის გამოყენება დაამშვიდებს ოპონენტებს. ის საშუალებას აძლევს მეცნიერებს, გადააწყონ კონკრეტული გენები სხვა სახეობიდან დნმ-ის შემოტანის გარეშე.

მაგალითად, ოქროსფერი ბრინჯი, გენმოდიფიცირებული პროდუქტია და ამ კულტურის საკვებად ვარგისი ნაწილი შეიცავს A ვიტამინის წარმოქმნისთვის საჭირო გენებს – ბრინჯში ასეთი რამ ბუნებრივად არ ხდება. ყოველწლიურად, განვითარებად ქვეყნებში ნახევარ მილიონამდე ბავშვი კარგავს მხედველობას A ვიტამინის ნაკლებობის გამო – მაგრამ „ანტი-GMO“ მოძრაობის აქტივისტებმა ხელი შეუშალეს კვლევას და ოქროსფერი ბრინჯის კომერციული წარმოება შეაჩერეს. CRISPR-ის გამოყენებით, მეცნიერები თითქმის იმავე შედეგს მიაღწევდნენ უბრალოდ იმ გენების შეცვლით, რომლებიც ისედაც აქტიური არიან ბრინჯში.

იაპონიაში მეცნიერებმა CRISPR გამოიყენეს პომიდვრის სიცოცხლის გასახანგრძლივებლად იმ გენების გათიშვით, რომლებიც დამწიფებას აკონტროლებენ. ხორბლის ერთი გენის სამივე ასლის წაშლით, კაისია გაომ და მისმა გუნდმა, პეკინში, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიაში, გამოიყვანა შტამი, რომელიც რეზისტენტულია ნაცროვანი სოკოების მიმართ.

ფერმერები ცალკეულ სახეობებში გენების კორექციას – შეჯვარების გზით – ათასწლეულების განმავლობაში ახდენდნენ. უბრალოდ, CRISPR იმავეს გაკეთების უფრო ზუსტ საშუალებას გვთავაზობს. ზოგიერთ ქვეყანაში, მათ შორის, გერმანიაში, შვედეთსა და არგენტინაში, მარეგულირებელმა ორგანოებმა ერთმანეთისგან განასხვავეს გენმოდიფიცირებული ორგანიზმები და დნმ-ს რედაქტირება სხვა ინსტრუმენტებით, როგორიცაა CRISPR.

CRISPR-ის კვლევის პოტენციალი, ადამიანის მკურნალობის გაუმჯობესების თვალსაზრისით, უზარმაზარია; ტექნოლოგიამ უკვე შეცვალა კიბოს კვლევა და უფრო იოლი გახადა სიმსივნურ უჯრედებზე ინჟინრული მანიპულაციები ლაბორატორიაში, შემდეგ კი სხვადასხვა მედიკამენტის ტესტირება, რათა გამოვლინდეს, რომელს შეუძლია მათი ზრდის შეჩერება. მალე ექიმები შეძლებენ CRISPR-ის გამოყენებას ზოგიერთი დაავადების პირდაპირ სამკურნალოდ.

მაგალითად, ჰემოფილიით დაავადებული ადამიანებისგან აღებული ღეროვანი უჯრედების რედაქტირება შესაძლებელი იქნება ორგანიზმის გარეთ დაავადების გამომწვევი გენეტიკური დეფექტის კორექციისთვის, შემდეგ კი მოხდება ნორმალური უჯრედების შეყვანა პაციენტის სისხლის მიმოქცევის სისტემის შესავსებად.

მომდევნო ორ წელიწადში შეიძლება, კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი სამედიცინო მიღწევების მომსწრენი გავხდეთ. წლების განმავლობაში მეცნიერები ეძებდნენ გზას ცხოველთა ორგანოების გამოყენებისთვის დონორთა დეფიციტის შესავსებად. უკვე დიდი ხანია, დონორობისთვის იდეალურ ძუძუმწოვრად ღორი მიიჩნევა, ნაწილობრივ იმის გამო, რომ მათი ორგანოები ზომით ადამიანის ორგანოების ანალოგიურია. მაგრამ ღორის გენომი სავსეა PERV ვირუსებით (ღორის ენდოგენური რეტროვირუსები), რომლებიც შიდსის ვირუსის მსგავსია და შეუძლიათ ადამიანის უჯრედების ინფიცირება. ბოლო ხანებამდე ვერაფრით მოხერხდა ღორის რეტროვირუსებისგან გათავისუფლება.

ამჟამად, ღორის ორგანოებში გენომის რედაქტირებისთვის, CRISPR-ის გამოყენებით მეცნიერებმა, რომლებსაც ჰარვარდის სამედიცინო სკოლისა და მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის პროფესორი ჯორჯ ჩერჩი ხელმძღვანელობს, ეს მეთოდი გამოიყენეს PERV-ის ყველა 62 ადგილსამყოფელის ამოსაღებად ღორის თირკმლის უჯრედიდან.

როდესაც ეს რედაქტირებული უჯრედები ადამიანის უჯრედებს შეურიეს ლაბორატორიაში, ადამიანის უჯრედები არ დაინფიცირდა. ჯგუფმა ღორის უჯრედების სხვა ნაკრებშიც შეცვალა 20 გენი, რომლებიც, როგორც ცნობილია, რეაქციებს იწვევენ ადამიანის იმუნურ სისტემაში.

ჩერჩმა ამ უჯრედების კლონირება მოახდინა და მათი გამოზრდა დაიწყო ღორის ემბრიონებში. ერთ-ორ წელიწადში პრიმატებში აპირებს ცდების დაწყებას. თუ ორგანოები სათანადოდ იფუნქციონირებენ და მათ არ განდევნიან ცხოველების იმუნური სისტემები, შემდეგი ნაბიჯი უკვე ადამიანებზე ცდები იქნება.

ჩერჩს ყოველთვის სურდა, ეპოვა საშუალება იმ ადამიანების ტრანსპლანტანტებით უზრუნველსაყოფად, რომლებიც საკმარისად ჯანმრთელად არ ითვლებიან მათ მისაღებად. „გადაწყვეტილება იმის საფუძველზე მიიღება, თუ კიდევ რა არ აქვს ადამიანს რიგზე. ბევრს უარს ეუბნებიან იმის გამო, რომ აქვთ ინფექციური დაავადებები ან არიან ნარკოდამოკიდებულები – მთელი რიგი მიზეზების გამო, არსებობს წარმოდგენა, რომ ეს ადამიანები ვერ იხეირებენ ორგანოების გადანერგვით. მაგრამ, რა თქმა უნდა, ეს სასარგებლო იქნება მათთვის. ორგანოები უხვად რომ გვქონდეს, ყველას გადავუნერგავდით“, – მითხრა მან.

შავფეხება ქრცვინი ჩრდილოეთ ამერიკის იმ ძუძუმწოვართა შორისაა, რომლებიც ყველაზე მეტად იმყოფებიან გადაშენების საფრთხის წინაშე. დღეს ცოცხალი თითოეული შავფეხება ქრცვინი, 1981 წელს ვაიომინგის შტატში აღმოჩენილი შვიდი წინაპრიდან, ერთ-ერთის შთამომავალია.

მაგრამ, თაობების განმავლობაში ინბრიდინგის გზით დაბადებულ ქრცვინებს, აკლიათ გენეტიკური მრავალფეროვნება, რაც ნებისმიერი სახეობის გადარჩენას კიდევ უფრო ართულებს.

„ქრცვინი კლასიკური მაგალითია იმისა, რომ მთლიანი სახეობის გადარჩენა შესაძლებელია გენომური ტექნოლოგიით“, – თქვა რაიან ფელანმა, Revive & Restore-ის გუნდის წევრმა, რომელიც კოორდინაციას უწევს გენომური ტექნოლოგიების კონსერვაციისთვის გამოყენების მცდელოებს. სანდიეგოს Frozen Zoo-ში, ოლივერ რაიდერთან ერთად, ფელანი და მისი კოლეგები ცდილობენ ქრცვინების მრავალფეროვნების გაზრდას, მათ გენომში უფრო ვარიაბელური დნმ-ის შეყვანით 30 წლის წინ შენახული ორი ეგზემპლარისგან.

ფელანის საქმიანობა შეიძლება ორ საფრთხეს უკავშირდებოდეს. პირველი საკვების უკმარისობაა: ქრცვინების ძირითადი ნადავლი – მდელოს ძაღლები – მასობრივად გაანადგურა ტულარემიამ, რომლის გამომწვევი ბაქტერია ადამიანებში ბუბონურ შავ ჭირს იწვევს. თვითონ ქრცვინებიც სიკვდილისთვის არიან განწირულნი, როდესაც ამ დაავადებით დაღუპული მდელოს ძაღლებით კვებისას ინფიცირდებიან. მე-20 საუკუნის 90-იან წლებში მიღებული ადამიანის ჭირის საწინააღმდეგო ვაქცინა, ქრცვინებსაც ხანგრძლივ იმუნიტეტს უმუშავებს. ამიტომ, აშშ-ის თევზისა და ველური ფაუნის დაცვის სამსახურის თანამშრომლებმა დაიჭირეს, აცრეს და შემდეგ გაუშვეს იმდენი ქრცვინი, რამდენიც შეძლეს. მაგრამ ასეთი სათითაო მიდგომა სახეობას ვერ დაიცავს.

ამ პრობლემის გადაჭრის რთული მეთოდი წარმოადგინა მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიური ინსტიტუტის მედიალაბორატორიის დოცენტმა კევინ ესველტმა, რომელმაც, ჩერჩთან ერთად, CRISPR-ისა და გენური დრაივის ზოგიერთი ტექნოლოგია შეიმუშავა. „მთავარია რეზისტენტობის უზრუნველყოფა”, ვაქცინაციით გამომუშავებული ანტისხეულების კოდირებითა და შემდეგ, ქრცვინების დნმ-ში მათი რედაქტირებით.

ესველტის აზრით, მსგავსი მიდგომა არა მხოლოდ დაეხმარება ქრცვინებს ჭირთან გამკლავებაში, არამედ ხელს შეუწყობს ლაიმის დაავადების ამოძირკვასაც. ამ უკანასკნელს იწვევს ბაქტერია, რომელსაც ტკიპები გადასცემენ.უნდა ვაღიაროთ, რომ აბსოლუტურად ახალ ძალასთან გვაქვს საქმე და გვჭირდება რაიმე სახელმძღვანელო პრინციპები, რათა ის ნამდვილად ჭკვიანურად გამოვიყენოთ.

თუ თაგვების დნმ-ში CRISPR-ის მეშვეობით შესაძლებელი გახდება ლაიმის დაავადების მიმართ რეზისტენტობის რედაქტირება და მისი ველურ პოპულაციაში გავრცელდება, დაავადება შეიძლება შემცირდეს ან აღმოიფხვრას, მცირე ხილული ეკოლოგიური გავლენით. თუმცა ესველტი და ჩერჩი მტკიცედ არიან დარწმუნებულნი, რომ ამგვარი ექსპერიმენტი არ უნდა ჩატარდეს საზოგადოების მონაწილეობის გარეშე და მანამ, სანამ მეცნიერები არ შეიმუშავებენ ცვლილების გაუქმების – რაღაც ანტიდოტის მსგავს სისტემას. რათა, იმ შემთხვევაში, თუ თავდაპირველ ცვლილებებს გაუთვალისწინებელი ეკოლოგიური შედეგები მოჰყვება, შეძლონ ანტიდოტის გამოყენება მთელ პოპულაციაში მათ გასაუქმებლად.

ჰავაიზე სწრაფად უჩინარდება ფრინველთა პოპულაცია, ძირითადად, მალარიის იმ ტიპის გამო, რომელიც ფრინველს აინფიცირებს. მე-19 საუკუნის დასაწყისში ვეშაპსაჭერ გემებს კოღოები ჩაჰყვნენ კუნძულზე. მანამდე ჰავაის კუნძულებზე ფრინველებს არ ჰქონდათ შეხება კოღოების მიერ გადატანილ დაავადებებთან და აქედან გამომდინარე, არც იმუნიტეტი. ამჟამად, ფრინველთა 100-ზე მეტი ენდემური სახეობიდან, მხოლოდ 42-ია შემორჩენილი, ხოლო მათგან სამი მეოთხედი გადაშენების საფრთხის წინაშე მყოფთა სიაშია შეტანილი. ფრინველთა მალარია არ არის ერთადერთი საფრთხე შემორჩენილი მკვიდრი ფრინველებისთვის, მაგრამ თუ ის არ შეჩერდა (საუკეთესო გამოსავლად გენური ინჟინერია მოჩანს), დიდი ალბათობით, ფრინველები გაქრებიან.

ჯეკ ნიუმანი Amyris-ის ყოფილი უფროსი მეცნიერ-თანამშრომელია. ეს იყო პირველი კომპანია, რომელმაც შეიმუშავა არტემიზინინის სინთეზური ფორმა – ერთადერთი ჭეშმარიტად ეფექტური წამალი ადამიანის მალარიისგან განსაკურნებლად. ახლა ის მუშაობს ფრინველებში კოღოებით გამოწვეულ დაავადებებზე. დღეს ფრინველთა დაცვის ერთადერთი მეთოდი კოღოების დახოცვაა ძლიერმოქმედი ქიმიკატების მოსხურებით უზარმაზარ რეგიონში.

„კოღო რომ მოკლას, ინსექტიციდი უშუალოდ უნდა შეეხოს მას“, – ამბობს ნიუმანი. მრავალი ეს მწერი კი ბინადრობს და მრავლდება ხის ღრმა ფუღუროებში ან კლდის ნაპრალებში. ინსექტიციდებმა რომ იქ შეაღწიოს, მოიწამლება ჰავაის ჭარბტენიანი ტყეების ბინადრების დიდი ნაწილი. გენურმა ინჟინერიამ კი, რასაც შედეგად სტერილური კოღოები მოჰყვებოდა, შესაძლოა, ხელი შეუწყოს ფრინველების გადარჩენას მათი გარემომცველი სამყაროს განადგურების გარეშე. „გენეტიკის გამოყენება ამ სახეობების გადასარჩენად საუკეთესო გზაა მრავალი ეკოლოგიური პრობლემის გადასაჭრელად, – ამბობს ნიუმანი, – ფრინველთა მალარია ჰავაის ველურ ბუნებას ანადგურებს, ხოლო მის შესაჩერებლად არსებობს რეალური გზა. გულხელდაკრეფილი ხომ არ ვისხდებით?“

მიუხედავად ყველაფრისა, უგუნურება იქნებოდა თავის მოკატუნება, რომ ზიანის შესაძლებლობა (მათ შორის, უნებლიე ზიანი) არ არსებობს. მეცნიერები, რომლებსაც ამ ახალი მოლეკულური ინსტრუმენტების გამოყენებისას მიღწევები აქვთ, თანხმდებიან: როდესაც ვიწყებთ ჩხირკედელაობას სხვა სახეობათა გენეტიკურ მასალასთან (რომ არაფერი ვთქვათ ჩვენსაზე), უკან დაბრუნება რთულია ან სულაც შეუძლებელი.

„რა არის გენური ინჟინერიის გაუთვალისწინებელი შედეგები? – იკითხა ქიმიისა და მოლეკულური ბიოლოგიის პროფესორმა ჯენიფერ დაუდნამ, რომელსაც ბერკლის უნივერსიტეტში შევხვდი. 2012 წელს, დაუდნამ და მისმა ფრანგმა კოლეგამ, ემანუელა შარპანტიემ, პირველებმა აჩვენეს, რომ მეცნიერებს CRISPR-ის გამოყენება შეუძლიათ გასუფთავებული დნმ-ის რედაქტირებისთვის ლაბორატორიულ ჭურჭლებში. „მე არ ვიცი, საკმარისი ცოდნა გვაქვს თუ არა ადამიანის ან ნებისმიერი სხვა გენომის შესახებ, ამ კითხვაზე პასუხის სრულად გასაცემად. მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ადამიანები მაინც გამოიყენებენ ამ ტექნოლოგიას“.

რაც უფრო სწრაფად უბიძგებს მეცნიერება კაცობრიობას წინსვლისაკენ, მით უფრო შემაშფოთებლად გამოიყურება ის. ასე იყო და ასე იქნება. მალე შესაძლებელი იქნება CRISPR-კომპლექტით ექსპერიმენტირება ისე, როგორც წინა თაობები საკუთარ ავტოფარეხებში უკირკიტებდნენ პრიმიტიულ კომპიუტერებს და ერთობოდნენ სამოყვარულო რადიოქსელებით. გასაგებია შიშიც, რომ მოყვარულები გამოიყენებენ იმ მეთოდებს, რომლებიც შეცვლიან მცენარეთა და ცხოველთა ფუნდამენტურ გენეტიკას.

თუმცა ამ მეთოდების სარგებლიანობაც ასევე რეალურია და მისი იგნორირებაც რისკებს შეიცავს. კოღოები ტანჯავენ ადამიანებსა და სხვა უამრავ ცოცხალ არსებას მთელ მსოფლიოში. მალარიის ან კოღოს მიერ გადატანილი სხვა დაავადების ამოძირკვა კი მედიცინის უდიდესი მიღწევა იქნებოდა. მიუხედავად იმისა, რომ აშკარად ძალიან ადრეა CRISPR-ის გამოყენება ადამიანის სიცოცხლისუნარიან ემბრიონებში, არსებობს ადამიანის ემბრიონული ხაზის რედაქტირების სხვა საშუალებებიც, რომლებიც შეძლებდნენ დაავადებების განკურნებას ჩვენი მოდგმის გენეტიკური ხაზის ცვლილების გარეშე.

მაგალითად, ტეასაქსის სინდრომით დაბადებული ბავშვები განიცდიან მნიშვნელოვანი ფერმენტის ნაკლებობას, რომელიც ორგანიზმისთვის აუცილებელია – ტვინში არსებული ცხიმოვანი ნარჩენების მეტაბოლიზმისთვის. სინდრომი მეტად იშვიათია და გვხვდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც ორივე მშობელი გენის თავის დეფექტურ ვერსიას გადასცემს ბავშვს. CRISPR-ის საშუალებით ადვილი იქნებოდა ერთ-ერთი მშობლის გენის განკურნება – ვთქვათ, მამის სპერმის – იმისთვის, რომ ბავშვმა არ მიიღოს დეფექტური გენის ორი ასლი. ამგვარი ჩარევა ნამდვილად გადაარჩენდა სიცოცხლეს და შეამცირებდა დაავადების გამეორების შანსს. მსგავსი შედეგის მიღწევა უკვე შესაძლებელია „ინვიტრო” განაყოფიერების გზით: დეფექტური გენისგან თავისუფალი ემბრიონის იმპლანტაცია იმის გარანტიაა, რომ ბავშვი არ გადასცემს გენეტიკურ დარღვევას მომდევნო თაობას.

ზოგადად, როდესაც რთულად შესაფასებელი რისკების წინაშე ვდგავართ, უფრო ხშირად უმოქმედობას ვირჩევთ ხოლმე. მაგრამ როდესაც ფსონზე მილიონობით სიცოცხლეა, უმოქმედობა საფრთხედ იქცევა. შარშან, დეკემბერში, მთელი მსოფლიოს მეცნიერები შეიკრიბნენ ვაშინგტონში ამ არჩევანის რთული ეთიკური მხარეების განსახილველად. დისკუსია კვლავაც გაგრძელდება. მარტივი პასუხები არასოდეს იქნება, მაგრამ რაიმე მარეგულირებელი ინსტრუქციების გარეშე – ჯერჯერობით კი ასეთი არაფერია ადამიანის დნმ-ის რედაქტირებისთვის – ამ რევოლუციის უზარმაზარი პოტენციალი შესაძლოა შიშით დაიჩრდილოს.

„გენური დრაივით და CRISPR-ით, ჩვენ ისეთ ძალაუფლებას ვფლობთ ყველანაირ სახეობაზე, რაზეც ვერასდროს ვიფიქრებდით, – ამბობს ჰენკ გრილი, სტენფორდის სამართლისა და ბიომეცნიერებათა ცენტრის დირექტორი, – პოტენციალი, თუ რა შეიძლება კარგი გავაკეთოთ, უზარმაზარია. მაგრამ უნდა ვაღიაროთ, რომ აბსოლუტურად ახალ ძალასთან გვაქვს საქმე და გვჭირდება რაიმე სახელმძღვანელო პრინციპები, რათა ის ნამდვილად ჭკვიანურად გამოვიყენოთ. ჯერ ამგვარი მეთოდები არ გაგვაჩნია. დასაკარგი დრო კი არ გვაქვს“.

მეცნიერება VS. კოღო

ავტორი: სინთია გორნი

ჩვენ ვსრესთ კოღოებს უზარმაზარი ხელებით; მანქანებსა თუ თვითმფრინავებზე დამაგრებული აეროზოლებით ვუშენთ მომწამვლელ ყუმბარებს; ვუკეთებთ დასხივებას, ვუშრობთ ჰაბიტატებს, ვუტარებთ ცდებს და გამოგვყავს ლაბორატორიებში, რათა თავგზა ავუბნიოთ მისი დნმ-ის სტრუქტურას. საუკუნეზე მეტია ვიცით, რომ კოღოს ნაკბენს დაავადებები გადააქვს. ახლა ყურადღების ცენტრში ზიკას ვირუსია, თუმცა მხოლოდ მალარიას წელიწადში 400 000 კაცზე მეტი ეწირება. კიდევ ათასობით კი –კოღოს მიერ გავრცელებულ ყვითელ ცხელებასა და დენგეს ინფექციას. დღემდე, ეს ბავშვის ფრჩხილზე პატარა ზომის მწერი, ადამიანის შემდეგ, ყველაზე საშიშ არსებად რჩება დედამიწაზე.

ამიტომ, ჩვენ ჯერ კიდევ ვცდილობთ მივაგნოთ მისი დამარცხების გზას. ენტომოლოგებისა და კოღოების სხვა სპეციალისტებისგან ხშირად გაიგონებთ ერთ ფრაზას, განსაკუთრებით, ზიკას ვირუსის განგაშისას: „ჩვენ არ გაგვაჩნია ჯადოსნური იარაღი – ვერცხლის ტყვია”. კოღო ხომ, ყოველ შემთხვევაში, ზოგი მათგანი – ვამპირია. აქამდე აღმოჩენილი 3500 სახეობიდან რამდენიმე ასეული იკვებება ადამიანის სისხლით, მათ შორის, ზიკას ვირუსის მატარებელი Aides aegypti და ვეფხვისებრი კბენია Aedes albopictus. ზოგიერთი, მაგალითად, Aides aegypti, ძალიან რთულად მოსაგერიებელი თავდამსხმელია.

მოდით, დავიწყოთ ყველაზე ანთროპოფაგი, ანუ ადამიანის სისხლის მოყვარული კოღოების აღჭურვილობით; კოღო თქვენკენ მოიწევს, რადგან იგრძნო სისხლის სიახლოვე თქვენი ოფლის, სუნთქვის, სითბოს საშუალებით. მისი საკვები მოწყობილობა დახვეწილი ხორთუმია – მრავალნაწილიანი საოცრება, საჩხვლეტი პაწაწინა ნესტრების კონა, რომელსაც შეუძლია თქვენი სისხლის გამოწოვა შედედების საწინააღმდეგო ნივთიერების (ანტიკოაგულანტის) შემცველი კოღოს ნერწყვის შესხურებისას. ხორთუმს ისე ფრთხილად ჩაგასობთ კანში, აზრზე ვერ მოხვალთ. ამ უნარის წყალობით, შეუძლია მანამდე წოვოს თქვენი სისხლი, სანამ თავისზე ორჯერ მეტი წონის არ გახდება.

მამრი კოღოები მცენარეებს მიირთმევენ. სისხლისმსმელი კი ყოველთვის მდედრია. მდედრიც ჭამს მცენარეებს, მაგრამ სისხლისგან მიღებული საკვები ნივთიერებები თავისი კვერცხებისთვის სჭირდება. ერთადერთი შეწყვილებაც საკმარისია მდედრი Aides aegypti-თვის, რომ სათესლე სითხე საკუთარ სხეულში შეინახოს და საჭიროებისამებრ გაანაყოფიეროს კვერცხის ცალკეული „პარტიები”, ერთდროულად რამდენიმე ასეულიც კი. ჩვეულებრივ, Aides aegypti ხუთ ან ექვსჯერ დებს კვერცხებს. განსაცვიფრებელია კოღოების გამრავლების შესაძლებლობები.

ჰკითხეთ ბიოლოგებს, რა ბუნებრივ უპირატესობებს მიაღწევდა კოღოს სხვადასხვა სახეობა დაავადებების გავრცელებით? სავარაუდოდ, ისინი გიპასუხებენ, რომ კითხვას არასწორად სვამთ: ეს პათოგენებია – დაავადებების გამომწვევი მიკროორგანიზმები, რომლებიც მიისწრაფვიან ძუძუმწოვართა სხეულებში გასამრავლებლად. დროთა განმავლობაში, სწორედ მათ „ისწავლეს“ (ევოლუციური ტერმინოლოგიით თუ ვიტყვით), რომ ზოგიერთი კოღო, თავისდაუნებურად, მშვენიერ კურიერად იქცევა. ეს სულაც არ არის იოლად გასავლელი გზა პათოგენებისთვის: ჯერ უნდა გადარჩნენ კოღოს კუჭში შეწოვისას, მოექცნენ მომნელებელი ფერმენტების მოქმედების ქვეშ, შემდეგ მემბრანების გავლით, გადასროლილ იქნან კოღოს სანერწყვე ჯირკვალში, სანამ მორიგ თბილსისხლიან მატარებელ ორგანიზმში არ შევლენ. მკბენარები კი, უბრალოდ ეხმარებიან „მოძალადე” პათოგენებს სასიცოცხლო ხაზის გაგრძელებაში. „ევოლუციის მიერ ამგვარი შესაძლებლობის დაშვება საოცრად იშვიათი თანხვედრაა, – ამბობს კოღოების მკვლევარი კარლ მალამუდროუმი, რატგერსის უნივერსიტეტში პარაზიტების მართვის პროგრამის ხელმძღვანელი, – ძნელია, იყო მარჯვე მიკრობი ან კოღო“.

ოდნავი პატივისცემის ღირსი ნამდვილად არის ეს ბრწყინვალე თანხვედრა და „მფრინავი ვამპირების“ ამგვარი პროდუქტიულობა. მაგალითად ავიღოთ Aides aegypti-ს რეპროდუქციული სტრატეგიები. სწორედ ის იქცა საერთაშორისო სიმპოზიუმების განხილვის საგნად და შეტევის სამიზნედ. Aides aegypti კვერცხებს დებს შემთხვევით გაჩენილ გუბეებში, რომლებსაც ადამიანები ყოველდღიური ყოფაცხოვრებისას ვაჩენთ; ძაღლის წყლის ჯამი, დაყირავებული ქილა თუ ძველი საბურავი. ეს კოღო კვერცხებს თითოეულ ჯერზე სხვადასხვა ადგილას ტოვებს, ამიტომ რთულია ბუნებრივი ან ადამიანური ჩარევით ბუდობის ერთიანად განადგურება. მდედრს შეუძლია კვერცხის დასადებად ისეთი წერტილები იპოვოს, რომლებიც მშრალია, მაგრამ იცის, რომ წვიმა აუცილებლად დაასველებს. იგი მთელი დღის განმავლობაში კბენს; ამიტომ საწოლის ბადე (მან ხელი შეუწყო მალარიით გარდაცვლილთა რაოდენობის შემცირებას მსოფლიოს მასშტაბით, რადგან ანოფელესი, ძირითადად, ღამით იკბინება) არ არის საკმარისად შედეგიანი ზიკას ვირუსისა და კბენიების მიერ გავრცელებული სხვა დაავადებებისგან თავდასაცავად.

როდესაც ხელს მოიქნევთ Aides aegypti-ას გასასრესად, სავარაუდოდ, ის თავისუფლად გაგისხლტებათ. შემდეგ მობრუნდება, რომ ისევ გიკბინოთ. „ის ასე უზრუნველყოფს თქვენთვის მრავალჯერადი დოზის მიღებას”, – ამბობს კენტუკის უნივერსიტეტის ენტომოლოგი, გრეისონ ბრაუნი. ის უძღვებოდა მარტში გამართულ ბრაზილიის სამიტს. ამ ქვეყანას ზიკას ვირუსმა ძლიერად შეუტია.

„კრიზისი ამერიკის კონტინენტებზე“ – ასე ერქვა სამიტს. ბრაუნის თქმით, სამიტზე განიხილებოდა არა მარტო ზიკას ვირუსის აფეთქება, არამედ კოღოების მიერ გავრცელებული სხვა დაავადებებისგან გამოწვეული კრიზისული მდგომარეობაც. ყვითელი ცხელება ძლიერი შეშფოთების მიზეზია, საგანგაშოა დენგე, ჩიკუნგუნია და მაიარო. მაიაროს ვირუსს მაიმუნი ატარებს. შემდეგ კოღოს გადააქვს და ადამიანებს აავადებს ჩრდილო-დასავლეთ ბრაზილიაში. ამ ვირუსებისგან თავდასაცავი საშუალებები, რომლებიც მსჯელობის საგნად რჩება, მოიცავს როგორც მარტივ მეთოდებს, ისე ამბიციურ სამეცნიერო სტრატეგიებს: ბუდობის ადგილების დასუფთავების ღონისძიებებს, ექსპერიმენტული ხაფანგების ვარიანტებს, მატლების დასახოც ხმოვან სიგნალებსა და კოღოების წარმატებულად გამრავლების ხელისშემშლელ გეგმებს, კოღოების ბაქტერიებით ინფიცირების ან გენეტიკური სტრუქტურის ცვლილების გზით. ერთ-ერთი პრეზენტაცია აღწერდა „თვითგანადგურების” ხერხს, რომლითაც Aides aegypti-ს მიერ კვერცხების სხვადასხვა ადგილას დადება თავად კოღოსთვის ხდება საბედისწერო: ბუდობის ერთი ადგილი უნდა შეიწამლოს მატლების საწინააღმდეგო საწამლავით, რომელსაც კოღო თავადვე აიკრავს დაფრენისას, ხოლო შემდეგ სხვა ადგილებზე გადასვლისას მოწამლავს სხვა კვერცხებსაც.

თუმცა ეს საშუალებები მაინც არ არის „ვერცხლის ტყვია“. „ვერცხლის ტყვია არასდროს გვექნება, – ამბობს ბრაუნი, – მძიმე, მაგრამ აუცილებელი საქმეა, წლიდან წლამდე და თან მუდმივად საკეთებელი“.

სრული ვერსია წაიკითხეთ აგვისტოს ნომერში.