Atzera eta atzera, duela 2.600 milioi urteko CRISPR-Cas edizio genetikoko tresnaren jatorriraino ailegatu da nazioarteko ikerlari talde bat, baita haren jatorrizko jarduera ezagutu ere. Modu horretan, CRISPR primitiboena berreraiki dute lehenbiziko aldiz, eta orain arte izan duen bilakaera aztertu, teknika bioinformatikoak erabiliz. Ikusi dutenez, biziberritutako sistemek funtzionatzen dute, eta, gainera, egungo bertsioak baino moldakorragoak izanik, baliteke aplikazio iraultzaileak izatea. Nature Microbiology zientzia aldizkarian argitaratu dute lana, gaur, eta edizio genetikorako bide berriak ireki ditzakeela uste dute.
Proiektua Raul Perez-Jimenez CIC Nanoguneko Ikerbasque ikertzaileak zuzendu du, eta nazioarteko zenbait taldek eta erakundek parte hartu dute. Zuzendariak esan duenez, bi izan dira aurkikuntza nagusiak: «Egiaztatu dugu nola pasatu zen sistema primitibo batetik edizio genetikoa erabiltzen duen sistema oso eraginkor bat izatera, eta sistema moldagarri bat lortu dugu, teknologian erabili daitekeena». CRISPR-Cas edizio genetikoko tresna bat da, jatorrian bakterioetan zegoen babes sistema, baina geneak berridazteko diseinatu dena. Mende honetako aurkikuntza nagusietako bat izan da, eta hura ikertzen ari dira buru-belarri.
CRISPR akronimoa bakterioen eta arkeoen DNAn dauden sekuentzia errepikakor batzuen izena da. Mikroorganismo horiek beren arbasoak infektatu dituzten birusen material genetikoaren zatiak gordetzen dituzte errepikapenen artean, eta, horri esker, infekzioa errepikatzen bada, inbaditzailea ezagutzeko eta hartatik babesteko aukera dute, errepikapen horiekin lotutako Cas entzimen bidez inbaditzaileen DNA mozten dutelako. Zientzian moztu eta itsatsi egiteko bidea da.«Mutazio bat dagoen tokira edo DNA moldaturik edo kalteturik dagoen lekura bideratu daiteke, eta hura zuzendu», esan du Perez-Jimenezek.
Ikusi gehiago:Genoma mozteko guraizeak
Orain egin duten lanari esker, sistema horren eboluzioa nolakoa izan den egiaztatu dute, baita sistema primitibo hori berreraiki ere. Ikerketaren zuzendariak azaldu duenez, hasieran sistema soil bat zen, oso moldagarria, eta ez zen batere zehatza. Garatuz joan zen, eta gaur egun «ezinago sistema eraginkor eta osoa» da.
Hain zuzen ere, sistema primitiboaren moldagarritasun hori da gaur egungo erabilerarako baliagarria izaten ahal dena. CRISPR-Cas sistema primitiboa suitzar labana batekin alderatu du Perez-Jimenezek. «Suitzar labanak badu bihurkina, tapoiak kentzeko tresna, aizturrak, zerra... Noski, aiztur horiek ez dira onenak, ezta labana ere, baina baditu. Ba, hauek ere suitzar labana bat bezalakoak dira: ez dira tresnarik onenak haien funtzioak betetzeko, baina baditu. Giltza zabalgarririk onena baduzu ere, ezin izanen duzu deus moztu. Antzeko zerbait da: egokiortasun handia du tresna honek».
Sobera zehatza
CRISP-Cas sistemen bertsio garaikideak oso zehatzak dira. Sobera zehatzak. Horrek erabilera askorako mugak paratzen ditu. Arestian aipatu bezala, bakterioen defentsa mekanismo honek eraso egin dion birusaren DNA biltzen du bere liburutegi genetikoan. DNA puska horrek gidatuta bakterioak birusaren DNA moztu dezake, ez dezan infektatu. Perez-Jimenezek esan duenez, bakterioak «ezinago inteligenteagoak» izan dira: birusaren aurka egiteaz gainera, bere DNA ez dezan moztu, ezagutza molekularreko sistemak garatu ditu. Hau da, gai da bereizteko suntsitu behar duen inbaditzaile ez-desiragarrien material genetikoa, eta mantendu beharrekoa, bere DNA propioa.
Ezagutza eremu hori PAM deitzen da, eta hori arazo bat izan liteke sistema erabiltzeko. «Ez baduzu PAM sekuentzia hori, ezin duzu mutazioa egin». Horrelakorik ez dago sistema primitiboan, garatu gabe dago hori. «Horrek esan nahi du erabili genezakeela mutazioak egiteko PAM sekuentziarik ez dugun horietan; hori gabe, egungo sistema ezin baitugu erabili». Ez hori bakarrik: sistema hori gai da DNA kate bikoitzak eta sinpleak mozteko, baita RNA ere.
Miguel Angel Moreno-Pelayo Ramon y Cajal-IRYCIS-CIBERER Ospitaleko Genetika Zerbitzuko buruak ere muga batzuk gainditzeko aukera ikusi du ikerketaren emaitzetan: «Antzinako nukleasa batek izan zezakeen sineskortasuna apala dela pentsa badaiteke ere, genomaren eskualde batzuk ez dituelako zehatz-mehatz ezagutzen, erabilera anitzeko tresna paregabea dela ohartu dira orain arte editatu ezin ziren edo eraginkortasun txikiarekin zuzentzen ziren mutazioak zuzentzeko».
Atzera begira
Gaur egungo ikerketaren helburu nagusietako bat da CRISPR-Cas sistemen bertsio berriak aurkitzea, propietate desberdinekoak. Horretarako, muturreko inguruneetan bizi diren zenbait espezieren sistemak aztertzen dituzte, eta horiek aldatzeko diseinu molekularreko teknikak aplikatu. Kasu honetan planetako toki ezkutuetan bilatu beharrean, iraganean bilatzen aritu dira. CRISPR sekuentzien berreraikuntza informatikoa egin du ikerketa taldeak, sintetizatu egin ditu, eta haien funtzionaltasuna aztertu eta berretsi. «Harrigarria da ziurrenik duela milaka milioi urte existitu ziren Cas proteinak biziberritu ahal izatea, eta egiaztatu ahal izatea ordurako bazutela edizio genetikoko tresna gisa jarduteko gaitasuna. Hori berretsi dugu orain, giza zeluletan geneak arrakastaz editatuz», azaldu du Luis Montoliu ikertzaileak. CSICeko Espainiako Bioteknologia Zentroan eta CIBERER zentroan ari da lanean. Hain zuzen ere, bera arduratu da antzinako Cas horiek kultiboko giza zeluletan funtzionalki balioztatu dituen taldeaz.
Denboran bidaia hau egiteko datu baseetako informazio genetikoa erabili dute. «Datu baseetan behar dituzun genomen proteina guzien gene sekuentzia guziak daude. Geneak, proteinak eta abar eboluzionatu duten molekulak dira, eta haien artean harremana dute espezieen artean alderatuz gero». Adibidez, gizakiaren eta txinpantzearen genomak alderatuta, harremana oso-oso handia da, espezie korrelazionatuak direlako. Zaldiarekin alderatuta, gutxiago dira loturak, baina harremana dute. «Espezie guziek badute lotura haien artean, eta geneei eta proteinei begira jakin daiteke zein den lotura hori. Teknika konputazionalak eta estatistikak erabilita gai gara azkenengo arbaso komunaren geneen sekuentzia igartzeko». Mota horretako informazioa da erabili dutena CIRSPR-Cas proteinen geneak berreraikitzeko.
Haien artean harremana duten egungo organismoen sekuentziak biltzen dituzte eta zuhaitz filogenetiko bat egiten dute. «Geneak matrize moduko bat dira eta aminoazidoak alderatuta jakin dezakegu zein den haien arteko lotura». Zuhaitz filogenetikoak eginda, estatistika bayestarra erabiltzen dute zuhaitz horretako nodoak igartzeko. «Prozesu oso konplikatua da eta konputazio ahalmen handia behar da».
Erabilera berriak
Ikerketaren helburua CRISPR-Cas sistemen historia ebolutiboa berreraikitzea izan da, ez sistema primitibo horiek izan ditzaketen erabilerak aztertzea. Hala ere, ideia batzuk eman dituzte. «Gaur egungo CRISPR sistema erabiltzen den gaixotasun gehienetan erabili daiteke. Baina badago kontu bat: gaur egungo sistemak ezin du jomuga terapeutiko batzuetara iritsi, eta sistema antzinakoenak ez dituenez muga horiek, egungo sistemarekin baino pixka bat aurrerago joan gintezke», esan du Perez-Jimenezek.
Ylenia Jabalera Nanoguneko ikerlariak proiektu horretan parte hartu du, eta balizko erabilerak aipatu ditu: «Gaur egungoez besteko propietateak dituzten edizio genetikoko tresnak eskuratu daitezke, askoz malguagoak, eta horrek bide berriak irekitzen ditu DNA manipulatzeko eta AEA, minbizia, diabetesa eta antzeko gaixotasunak tratatzeko, baita gaixotasunak diagnostikatzeko tresna gisa erabiltzeko ere».
Oraindik asko dago ikertzeko, CRISPR-Cas sistemek gizakietan erabiltzeko muga handiak dituztelako. Hala ere, 10-15 urtean ohikoa izanen dela uste du Perez-Jimenezek. «Seguruenik sistema hau izanen da ezagutzen ditugun jatorri genetikoko eritasun asko eta asko erauziko dituena».
