Bezárás
Biotechnológikaland

Genomszerkesztés 10 – A szerkesztett ember

(Biotechnológikaland No65)

A médiát sokkoló hírre mondhatnám, hogy engem is meglepett, de nem lenne igaz. Nekem – és bizonyára sokak számára – kiszámítható módon következett be ez az esemény. Várható volt, hogy „ami megtörténhet, az megtörténik”. Az emberi érdeklődés és tudás lánca folyamatos, az új láncszem kapcsolódik az előzőhöz. Az ambiciózus versenyfutás címekért és pályázati pénzekért kíméletlen. Nézzük az éppen most széles körben tárgyalt példát, amiről minden hírportál valamilyen hírrel szolgált; általában ragozta a központi hírforrás alapközleményét.

Kínában olyan csecsemők születtek (Nana és Lulu), akiknek az örökítőanyagát genomszerkesztéssel módosították úgy, hogy sejtjeikben ne legyen olyan működőképes fehérje (itt CCR5), ami sejten belülre segíti a HIV-törzsek egy jelentős részét. Mit nyerhetünk és veszíthetünk a CRISPR/Cas9 (crisper) nevű genomszerkesztési eljárás használatával? A veszteség a következő évtizedekben derül majd ki. Drukkolok annak, hogy ne legyen súlyos a mellékhatás; történjen végre csoda.

A mezőgazdasági géntechnológia súlyos anomáliáiban edződtem, ahol pártolók és ellenzők részéről is meghatározó a szükségtelenül felfokozott érzelem. Az Európai Unió adminisztrációja eddig tisztában volt azzal, hogy milyen értékrendszer mentén kell haladnia. Ennek ellenére kapok és adtam pofonokat. Komoly eredményként, tiszteletet kiváltó eredményként tartom számon a cukorbetegeket megsegítő GM-mikroorganizmusok (többnyire Escherichia coli és Saccharomyces cerevisiae) által termelt inzulint (pl. Genentech → Eli Lilly & Co. – E. coli – Humulin), amelyre nekem még nincs szükségem, de ki tudja, mit hoz a jövő. 36 éve (1982) a Humulin volt az első ilyen készítmény, az FDA (az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszer-engedélyezési Hivatala, Food & Drug Administration, USA) által engedélyezett, transzgenikus mikroorganizmussal előállított gyógyszer, amelyről idehaza méltánytalanul keveset beszéltünk; egyszerűen csak használtuk. Közel húsz évvel később jöttünk rá, hogy létezik, és immár a gyógyszereken keresztül már használjuk a géntechnológiát. Ma városi legendák is szólnak erről a területről, ahová genetikai és gyógyszerészeti alapismeretek nélkül nem tudunk belépni. Ha rajtam múlna, a középiskolai képzés meghatározó tantárgyává emelném a genetikát és a toxikológia alapjaitól sem kímélném meg a következő generációkat.

Nana és Lulu története valamikor 2017. második felében indulhatott. Hiszen Kínában olyan szülőket keresett egy kutatócsoport, ahol az apa HIV-pozitív, de az anya egészséges. Nyolc pár találtak, de egy közülük időközben kiszállt a programból. A célkitűzés az volt, hogy az ivarsejtek örökítőanyagát szerkesszék (perfect gametes), vagyis funkcióját tekintve leállítsák a CCR5 nevű gént, amely az egyik olyan sejtfelszíni receptorfehérjét kódolja, ami több HIV-törzsnek a sejtekbe való behatolásához szükséges. A HIV nem minden törzsétől véd meg ez a megoldás, hiszen bizonyos törzsek (a HIV-1 törzs X4 csoportja) a CXCR4 gén által kódolt koreceptor-fehérjén át is képesek erre. A HIV a CD4+ T-limfocitákat (a csecsemőmirigyben – T, mint thymus – képzett segítő immunsejtek, azon klónja, amely CD4-receptorral rendelkezik) támadja meg, amelyek a szerzett immunvédelmünk sarokkövei. Enélkül nincs speciális immunvédelem a különféle fertőző betegségekkel szemben, ami komplikált betegségeknél (főként az igen variábilis vírusokra gondoljunk) a gyógyuláshoz vezethet. A HIV sejtfelszíni dokkolásához két tapadási pont szükséges. A fő receptor a CD4, míg a koreceptor a HIV-1 R5 csoportnál a CCR5-receptorfehérje. Amennyiben e kettő jelen van, akkor a vírus dokkol a sejtfelszínen, a két membrán fuzionál, és a vírus örökítőanyaga a gp120 glikoprotein-kapun át a CD4+ T-limfocitákba kerül (78. ábra), és a HIV elindul a maga útján, a célsejtet felhasználva arra, hogy reprodukáltassa önmagát.

A vírus és koreceptor kapcsolatát úgy kell tehát elképzelnünk, hogy a koreceptor speciális dokkolót jelent a vírus számára. Az egyik dokkolót (CCR5) a HIV-1 R5 csoportja használja, míg a másikat (CXCR4) a HIV-1 X4. Vannak HIV-1-törzsek (duális kötődésűek), amelyek számára mindkét koreceptor elfogadható. Ebből következően az egyik sejtfelszíni receptor hiánya (itt CCR5) még nem nyújt teljes védelmet a HIV-1 valamennyi törzse ellen, vagyis azok ellen, amelyek a CXCR4-dokkolást is használni képesek.

78.ábra: HIV-1 ciklus (Jef Hens, 2014 nyomán)

HIV-rezisztens emberek – mint természetes mutánsok – közöttünk élnek. Hiányzik vagy működésképtelen szerkezetű például a CCR5-receptorfehérjéjük. Az egyik gyönge pontja tehát a kínai-amerikai (lásd He Jiankui és Michael Deem megítélése Kínában és az Egyesült Államokban) genomszerkesztési munkának, hogy Nana és Lulu csak részleges védettségre tett szert. A másik, hogy a HIV-pozitív emberek utódjainak vírusmentessége úgy is elérhető, hogy huzamos ideig előkészítik őket antivirális gyógyszerekkel, amelyek olyan alacsony szintre szállítják le a HIV-kópiaszámot, hogy a fogantatás idején és magzati korban a vírus átadásának esélye minimálisra csökken, vagyis így is születhet HIV-pozitív apának fertőzetlen utódja. Tudtak-e erről Grace és Mark, a szülők?

A legkínosabb azonban az, hogy a IVF-programokban tisztított és ellenőrzött spermával dolgozva, a vírust tartalmazó ondófolyadékot eltávolítva, a HIV-átvitele az apa oldaláról majdnem képtelenség. Sőt HIV-teszttel, még a megtermékenyítés előtt is kizárhatók a HIV-pozitív ivarsejtek, vagy a fertőzött zigóta. Mit oldott meg akkor He doktor és stábja a genomszerkesztés során a HIV-pozitív apa számára. A jelenlegi eredmény egy szimpla IVF-programmal és genomszerkesztés nélkül megoldható, tehát nem szükséges a tervezetlen genetikai átalakítások jelentős kockázatát hordozó crisper-módszer használata. Kétlem, hogy a konkrét példára bármelyik európai orvosetikai bizottság kísérleti engedélyt adott volna ki. A kísérletvezető He Jiankui apaságpárti magyarázatai – az elvégzett munka technikai nehézségeit megoldó sajátságai ellenére – tehát lényegi okok miatt nem hiteles.

A csíravonalat érintő emberi géntechnológiának két ellentétes megítélése létezik. Kína és az Egyesült Államok kutatóinak tudományos lapokban megjelenő eddigi eredményei jól mutatják a kutatók részéről az etikai határok lassú kitolásának igényét. A mesterséges megtermékenyítés (IVFin vitro fertilisation), alias lombikbébiprogramok ebben döntő szerepet játszanak. Ez a törekvés érzékelhetően egyéni és csoport érdekekről (a crisper-vállalkozásokra gondolok, amelyek egy iparág alapjait képezik már; a széles körű használathoz az iparág jó ideje a Nagy Bumm-ra vár, ami ez az esemény is lehetett volna) szól, ahol az elsőségért (kamatozhat tudományt érintő befolyásban, pályázati pozíciókban, vállalkozási sikerességben) és a közfigyelem megszerzéséért folyik az álszerény rat race. Egyes esetekben – mint ez a mostani – az sem akadály, hogy a jogi határokon túlnyúló, etikai vitákra okot adó tevékenységről van szó. Az új kínai kutatógenerációt mintha jellemezné ez a fajta agresszív karrierfelfogás.

Az Európai Unióban nem változott, hogy az első 14 napban engedélyezik csak az emberi embrióval végezhető genetikai munkát (212. kép), s a létrejött módosított embriókat a kísérlet végén meg kell semmisíteni; az anyaméhbe nem ültethetők be. A valószínűleg elutasító vallásetikai nézőponton (nincs ilyen egyeztetett álláspontja a különféle vallásoknak) túlmenően van egy további elemzésre szoruló terület is, és ez a módszer biztonságossága/céltévesztése (orvosetikai nézőpont). A crisper-módszer nem abszolút pontos, és így nem is lehet biztonságos. A nem is kevéssé szabados mezőgazdasági megítéléstől („majd kiválogatjuk a kripliket”) eltér a helyzet az orvos és beteg kapcsolatában. Az orvos nem mondhatja a betegének, hogy most maga még nem sikerült, de sokat tanultam az esetén. Az orvos nem használhatja a betegét úgy, mintha laborállat lenne egy érzelemmentes kísérletben, még akkor sem, ha hite szerint a jövő érdekében dolgozik. Súlyos korlátozás, de tessék kipróbálni, képzelje bárki magát a kísérleti állat szerepébe.

212.kép: A fogantatás utáni első hét (Fotó: Niakan és mtsai, 2012 nyomán)

Miként működhet a génterápia? Nos, testi (szomatikus) sejtek esetében adva van egy beteg, aki örökölt betegségben szenved, és a betegségben érintett sejtpopulációján dolgozunk. Ilyenre leginkább az örökölt vérképzőszervi betegségek esetén gondolhatunk, ami persze sokak szerint nem a megfelelő gyógyítási időpont, hiszen minden sejt beteg, és így valamennyit el kell érni a módszerünkkel. Az ún. egygénes örökletes betegségek (pl. Fanconi-anémia, sarlósejtes vérszegénység, beta-thalassemia stb.) gyógyítását a zigóta (itt egy sejtben két javítandó kópia van) korában kellene kezdeni, de az ekkori osztódások olyan gyorsak, hogy a megoldás mindenféle változatot eredményezhet, genetikai mozaik élőlényeket is, ahol az élőszervezetben eltérő genetikai tartalmú szövetcsoportok vannak attól függően, hogy a zigóta omnipotens sejtvonalának utódsejtjei milyen további sejtvonalak alkotásában vettek részt.

Kézenfekvő így, hogy öröklődő betegségeket csak az ivarsejteken keresztül gyógyíthatjuk eredményesen. A hibátlan zigóta/embrió (perfect baby) koncepció talán már a múlté, és a hibátlan ivarsejtek (perfect gametes) a megoldás.

Mit is jelent a hibátlanság? Sokfélék vagyunk, egy eddig mindenféle helyzethez alkalmazkodni képes genetikai sokféleséget felmutató élőlénycsoport. Fel kellene ezt áldozni aranyos pofikákért, hajlékony testű rúdtáncosokért, könnyen izmosodó atlétákért, tökéletes katonákért, vagy azért jöhetnek IQ-bajnokok és monotonitástűrő hivatalnokok is. Lenne mondjuk – akár a scifi-kben – egy tucatnyi, tömeggyártásra alkalmas alaptípus (kaszt), akiket egy jól funkcionáló társadalom jól hasznosíthat, ahol a csoporton belül fel sem tűnik a párcsere és még a szerveik is kompatibilisek, olyan fokú a hasonlóság? Mi lesz akkor a különféle betegség-ellenállókkal? Azokkal például, akiknek még el sem jött az idejük? Akiknek a szervezete olyasmire felkészült, ami még be sem következett? Akik olyasfajta előnyöket hordoznak, amit még fel sem ismerhettünk? Szóval semmilyen formában nem tetszik nekem ez a csak a technikát ismerő eugenika, mert a kellően fel sem mért genetikai változatosságunk messze értékesebb a fennmaradásunkhoz, mint a szánalmas tudásunk, ami ennek a változatosságnak a hasznát még megítélni lenne képes. Ma folyamatosan sodródnak a kihalás irányába azok a gerinces fajok, amelyek a genetikai változatosságukat elveszítették.

Térjünk vissza egy pillanatra a genomszerkesztés pontosságára. A crisper-módszerrel végzett génterápia pontatlan, bizonyították ebben az évben. Egérhím őssejtvonalán (mmESmouse male embryonic stem cell) vizsgálva az átalakítások jelentős aránya hibás, állították a Wellcome Sanger Institute kutatói. A pontosnak gondolt Cas9-vágás előidézte DNS-törés a nagy fokú örökítőanyag-kieséstől (deletio) a sokkal komplexebb átrendeződésig eredményezett nemkívánatos változtatásokat. Mindezt másik egér- és emberi – mBMC (mouse bone marrow cell) és hfRPE1 (human female retinal pigment epithelial cell line) – sejtvonalon is ellenőrizték. A betegségkiváltó (rákos transzformálódás) következmény kézenfekvő. A crisper-módszer véletlen átalakításai révén növelheti a rák keletkezésének valószínűségét, állapították meg a Karolinska Institute kutatói hfRPE1 sejten végzett vizsgálataik során. Az említett genomszerkesztés nyomán a p53-típusú (tumor protein p53) homológ reparációs (homology directed repairHDR) irány térnyerését észlelték, ami a tervezett genomszerkesztési iránytól eltérő. Ezen a megítéléseken nyugszik az, hogy a génterápia nem vált még a gyakorló orvostudomány részévé.

Nem ez volt azonban az első figyelmeztetés arról, hogy a crisper szuper-pontosnak hirdetett módszerével még súlyos bajok vannak. Shaefer és munkatársai (Unexpected mutations after CRISPR–Cas9 editing in vivo) közöltek cikket 2017-ben a Nature Methods nevű szaklapban. A cikket igen sok támadás érte, s végül a lap szerkesztősége visszavonta a már megjelentetett dolgozatot. A pótlólagos javítások miatt a hat szerző közül ketten egyetértettek a szerkesztőségi határozattal, míg négyen nem. A cikk levelező szerzője Vinit B. Mahajan (Stanford University) például nem értett egyet a visszavonással, mint a cikk első szerzője sem. Ez az eset a géntechnológiát tekintve már a második ilyen publikációs botrány (lásd Séralini ügyét). Eppur si muove?

79.ábra: Streptococcus pyogenes-eredetű CRISPR és genomszerkesztéshez használt CRISPR/Cas9 plazmid (Forrás: Tufts.edu)

A genomszerkesztési módszerek egy jelentős csoportjánál van egy felismerő (REC-domén), egy vágó (itt CRISPR associated protein 9, vagyis Cas9NUC-domén) és egy hordozó/beépítő szakasz, ami a beépítendő donor DNS-részt (ez az átalakítást végző elképzelésétől függ) hordozza. A crisper-rendszer megnevezésére használják a szerzett immunrendszer kifejezést is, amivel a baktérium felismeri és szétvagdossa az őt támadó virális örökítőanyagot, vagyis természetes védelem a bakteriofágok ellen. A CRISPR locuson helyet foglaló, endonukleázokat kódoló Cas-gének (Cas1, Cas2, Cas3, Cas4, Cas9 stb.) a baktérium makrokromoszómáján találhatók, míg genomszerkesztett formája plazmidon foglal helyet, amit a célsejtbe be kell juttatni (79. ábra). Hibás tehát azt gondolni – amit igen sok pro-GMO-szemléletű ismeretterjesztő cikk sugall –, hogy az átalakításhoz nem használunk fajidegen eredetű DNS-t. Tévedés, hogy ehhez nem használunk igen pontatlan génpuskát vagy más eszközt, hiszen a molekuláris eszköz kódját – ami az átalakítást végzi – plazmidokon valahogyan be kell juttatni a célsejtbe. Az átalakítást végző crisper-kód a célsejt genomjába nem kerül beépítésre. Jelenlegi tudásunk szerint az elvégzett munka után alkotóelemeikre bontják a sejtbéli mechanizmusok. A hibázás lehetősége azonban nagy, ha a molekuláris eszközünk 1-2 bázissal arrébb vág (a Cas9 ezt illetően bizony ejt hibákat; keresik is az utódját), akkor a követő szakaszról olyan fehérje készülhet, amire nincs a célszervezetnek szüksége. Ennek ismeretében szinte érthetetlen, hogy miként próbálta a pro-GMO-érdekközösség a genomszerkesztéssel járó provokált mutációs hatást (pl. az ODM módszer) úgy feltüntetni, mint ártalmatlan módszert, amely nem eredményezhet GMO jogi besorolású szervezetet.

Elővigyázatosak maradjunk-e genomszerkesztést illetően Európában, vagy dobjuk a lovak közé a gyeplőt, mint az Egyesült Államok szabályozása (USDA, FDA) a mezőgazdasági területen teszi? Hol van már a valamikor tettre kész US EPA?

2015-ben olvashattunk arról, hogy a csíravonal-módosítás milyen lehetőséget kínál a betegségek elkerülésében. Vajon érdemi előrelépést hozna az emberi evolúcióban a tervezett utódok (designer baby) kora, ahol a sci-fi forgatókönyveknek megfelelően főként a küllemi tulajdonságok játszanák szerepet? Előzetes genetikai vizsgálatok után megszülethetett volna Stephen Hawking?

2016-ban olvashattunk az első háromszülős csecsemőről, akit Mexikóban segített világra John Zang. Ugye senki sem gondolja véletlennek, hogy általában az Egyesült Államok tudományos életével szoros kapcsolatban lévő kínai tudósoknak harmadik országban végrehajtott kutatásairól van szó, ahol nem különösképpen szigorú az orvosetikai ellenőrzés? A hibás mitokondriumokat tartalmazó citoplazmájú mama petesejtjének magját egészséges petesejtbe (a harmadik fél) vitték be (ezt a sejtmagi klónozás technikájából ismerjük, és akár Dolly bárányra is gondolhatunk, ahol erre testi sejtmagot használtak), és az apa spermiumával termékenyítették meg. A sejtmagi információk a szülőktől származtak, de az anyai hatásért felelős citoplazma (mitokondriumok) a második mamától eredt. Lehetett ezen sopánkodni, de egy gyerektelen pár saját utódhoz jutott. Más kérdés, hogy ez nem tartozik a garantált állampolgári jogok közé.

2017-ben már a jelenlegi átalakítás egy jogi szempontból lehetséges formája megvalósult az Oregon Health & Science University kutatójának Shoukhrat Mitalipov (születési helye: Kazahsztán) munkájában. Itt nem volt, s nem is lehetett születés, hiszen genetikailag hibás, triploid embriókon való munkára kapott engedélyt. A munkájában derült ki, hogy a zigóta módosításakor sokszor csak a két génkópia egyike módosult, s az nem elégséges a HIV-rezisztenciához. Maradt tehát a hibátlan ivarsejteken át vezető út.

Kínában pár hete megszületett Nana és Lulu, akiknek fogantatása előtt az ivarsejteket crisper-módszerrel szerkesztették. A Southern University of Science & Technology-ban (Shenzen) dolgozó He Jiankui (213. kép; aki a Rice Egyetemen szerezte a PhD-fokozatát, majd a Stanford Egyetemen volt posztdoktor) csoportja a petesejtben és spermiumban a vírust (HIV) a sejtbe segítő receptorfehérjét kódoló gén (CCR5) inaktiválásával rezisztenciát váltottak ki.

213.kép: He Jiankui (akit a hazai lapok Ho Csian-kuj vagy Csiankuj Ho néven említenek) a hong kongi konferencián tartott beszámolója után válaszol a kérdésekre (forrás)

A módosításban résztvevő pár férfitagja (Mark) HIV-pozitív volt, és szerette volna, ha gyerekei ezt a súlyos betegséget elkerülik. Hozzá kell azért tennünk, hogy az apa antivirális szerek szedésével ez a hatást úgyszintén elérhette volna. A CCR5-receptor nélküli ember bár több HIV-törzsre rezisztens, de például a csípőszúnyogok által terjesztett nyugat-nílusi láz könnyebben betegíti meg, és akár halálos következményű is lehet. Valamit valamiért?

Most utólag vizsgálják, hogy az egyetemtől kapott-e a kutatásaikra érvényes orvosetikai engedélyt a csoport, így He Jiankui doktor munkáját felfüggesztették, és a kínai tudományos körök tiltakoznak. A kutatásban résztvevő (ő úgy nyilatkozott, hogy turistaként tartózkodott a Kínában) amerikai Michael Deem (Rice University) ellen is orvosetikai eljárás indult. Az elvégzett géntechnológiai munkának szerintem súlyos gyöngeségei vannak. Az első, hogy a HIV-pozitív apa genomszerkesztés nélkül is juthatott volna egészséges utódhoz, vagyis az eljárással ő semmit sem nyert. A második pedig az, hogy az ikrek számára csak bizonyos HIV-törzsek ellen szól a védelem. Nincs védettségük az X4, vagy mindkét receptorkaput használó duális HIV-1 törzsek ellen. Az ikrek ellenálló-képessége gyöngült az agyhártyagyulladás kiváltására képes nyugat-nílusi vírus (WNV) ellen. A genomszerkesztés várható következményei – a pontatlanságai miatt – még nem ismertek. A valószínűsíthető genetikai hibák hatása csak az elkövetkező évtizedek során derül ki, vagyis a rizikó az elért csekélyke gyógyászati eredményhez képest óriási.

A Second International Summit on Human Genome Editing konferenciát a napokban, november 27. és 29. között rendezték Hong Kongban. Az ügyben kirobbant nemzetközi felzúdulás miatt Jennifer Doudna (214. kép), az University of California biokémikusa (2012-ben Martin Jinek-kel és társaival publikáltak meghatározó munkát a crisper-módszerről), mint a konferencia egyik szervezője, helyet szorított He Jiankui megszólalásának. Valóban össze kell ilyenkor zárni a szűkebb tudományos közösségnek? Egy világkonferencián ritkán kaphat a meghirdetett programon felül 70 percet bárki is (a linken lévő videó 1:09 percében kezdődik az előadás). Érdemes volt erre a megtiszteltetésre He Jiankui és csoportja? A gyógyítás értékét illetően én nem vagyok biztos.

214.kép: Jennifer Doudna a crisper-módszer egyik úttörője (Fotó: Brad Torcia)

A kísérletsorozatot mára leállították és az egyetem vezetősége kivizsgálást kezdeményezett. 31 crisper-embriót hoztak létre, és ezek 70%-a volt pontosan módosított. Egy további embrióbeültetésük is megtörtént, ami még igen korai terhességnek felel meg. He doktor nyilatkozata szerint a kísérletben részt vállaló szülők tisztában voltak a kockázatokkal, és erről írásos dokumentáció is rendelkezésre áll. Ez utóbbiban nem is kételkedem. Az ikrek egészségi állapotának követését a 18. életévükig tervezték.

Mi lesz vajon az ikrek sorsa? Miként került be a molekuláris eszköz az ivarsejtjeikbe? Mellékhatás nélküli ez a fázis? Tudomásunk szerint van egy részlegesnek mondható, HIV ellen hasznos képességük, amely rejt azért kiszolgáltatottságot is, hiszen egy sejtfelszíni receptoruk nem működik. A genomszerkesztés vajon szuperbiztosan találta meg a célgént, vagy megtapadt és átalakított más helyeken is, ahol nem tervezték. Tévesztett-e? Ha igen, és annak későbbi betegségek lehetnek a következményei, akkor a túlságosan ambiciózus géntechnológusra és csoportjára komoly megpróbáltatások várnak. Akkor ez a munka nem segítette a génterápia határainak kitolását, hanem ellenkezőleg a szigorúság fokát növeli majd, amit a közhangulat géntechnológia ellen való fordulása válthat ki. Nem a gyógyításban úttörőket látok, akik valamely örökölt kór ellen léptek fel, hanem egy kísérletvezetőt, aki saját késztetettségének engedve cselekedett, figyelmen kívül hagyva a kötelező orvosi önmérsékletet. Mit tett hozzá He Jiankui és csoportja az orvostudományhoz? Nekem nem világos. Mintha ez is a precíziós vízhígítások egyike lenne. Bizonyosra veszem, hogy ez esetben szükségtelen volt kockázatokat hordozó, részleges eredményű genomszerkesztéshez nyúlni, s ilyen módon Nana és Lulu elkövetkező életével játszadozni.

Darvas Béla

Előfizetőket keresünk – támogasd az Átlátszót

Az Átlátszó nonprofit szervezet, nem fogadunk el pénzt politikai pártoktól vagy az államtól. Rád viszont nagyon számítunk!

Támogatom