Koronawirus / Artykuł

Genetyczny PAC-MAN rzucony do walki z koronawirusem. Na razie w laboratoriach

Wybuch pandemii koronawirusa może mieć również pozytywne skutki. Wielu badaczy poszukuje obecnie nowych sposobów do walki z wirusami. Jednym z nich jest Tim Abbott i jego pomysł na wykorzystanie edycji genów metodą CRISPR.

Jest to też dobry moment do refleksji. Przed wybuchem pandemii wydawało nam się, że świat nauki wciąż pędzi do przodu i prawie codziennie prezentuje nowe wspaniałe rozwiązania na wszystko. W rzeczywistości okazało się jednak, że do walki z koronawirusem korzystamy z rozwiązań opracowanych w minionych wiekach.

Nie wierzycie? Proszę bardzo:

  • kwarantanna - metoda z XIII wieku
  • leczenie objawowe - XVII wiek
  • szczepienia ochronne (o ile szczepionka na koronawirusa powstanie) - XVIII wiek

Oczywiście dysponujemy o wiele większą wiedzą i testami na obecność koronawirusa, ale w gruncie rzeczy, same sposoby na walkę z tym zagrożeniem nie są niczym nowym. Dlatego zresztą wielu ekspertów, jeszcze przed pojawieniem się koronawirusa z Wuhan ostrzegało przed nieodkrytymi jeszcze wirusami, które przez brak skutecznych środków do walki z nimi mogą zagrozić naszej cywilizacji.

SARS-CoV-2 jest tego najlepszym przykładem i całe szczęście, że charakteryzuje się stosunkowo niską śmiertelnością. Wyobraźcie sobie scenariusz, w którym COVID-19 zabija np 25 proc. osób. Makabra. Idąc tym tokiem myślenia, oprócz badań dotyczących opracowania skutecznej szczepionki przeciwko wirusowi, wielu naukowców zaczęło zastanawiać się nad bardziej uniwersalnym rozwiązaniem, rodem z XXI. wieku.

CRISPR kontra koronawirus

Jednym z tych pomysłów jest wykorzystanie metody CRISPR, czyli najbardziej sprawdzonej metody edycji genów. Jak za jej pomocą walczyć z wirusem? Tim Abbott, doktorant na Wydziale Bioinżynierii Uniwersytetu Stanforda wpadł na bardzo prosty pomysł: stworzyć roztwór, który niszczyłby budowę wirusa i w ten sposób go neutralizował.

Pomysł ten oczywiście wymaga jeszcze dopracowania niezliczonej kwestii szczegółów, ale sama koncepcja jest bardzo interesująca. Tak jak wszystkie systemy bazujące na metodzie CRISPR, ten również składa się z dwóch części: enzymu do niszczenia wybranych wiązań w strukturze kodu wirusa i tzw. „przewodnika RNA”, czyli kawałka kodu RNA, który służy do naprowadzania enzymu w pożądane miejsca łączenia się kodu genetycznego wirusa.

Najtrudniejsze w całej koncepcji było wybranie najlepszych miejsc do cięcia. Koronawirus SARS-CoV-2 jest zbudowany z ok. 30 tys. nukleotydów, natomiast sam przewodnik RNA może wskazywać enzymowi miejsca cięcia o maksymalnej długości 22 nukleotydów. Nie było to jednak zadanie, z którym nie poradziłyby sobie komputery.

Sama metoda, polegająca na rozcięciu kodu genetycznego wirusa w taki sposób, żeby uniemożliwić mu replikację w organizmie człowieka została nazwana przez Abotta PAC-MAN, co w rozwinięciu oznacza Prophylactic Antiviral Crispr in huMAN cells. Samego skrótu nie muszę chyba nikomu tłumaczyć.

Koniec końców, udało opracować się prototyp metody, dzięki której komórki koronawirusa straciłyby możliwość replikacji w ludzkim organizmie, a z niedobitkami poradziłby sobie nasz system immunologiczny. W teorii, takiego PAC-MANa można przygotować do walki z dowolnym wirusem.

Problemy PAC-MANa

Po pierwsze, Abott przetestował swój pomysł na bezpiecznej kopii SARS-CoV-2, czyli na koronawirusie o takiej samej strukturze, ale stworzonym syntetycznie w laboratorium i pozbawionym wszystkich agresywnych cech oryginału. Nie wiemy więc, czy roztwór opracowany przez Abotta zniszczyłby oryginalnego koronawirusa. Uznajmy to jednak za problem mniejszego kalibru - zawsze można dobrać inny enzym i zmodyfikować przewodnik RNA.

Drugim problemem jest sam sposób dostarczenia PAC-MANa w odpowiednie miejsce w ludzkim organizmie. W przypadku SARS-CoV-2 najkorzystniej byłoby dostarczyć PAC-MANa do płuc, które są szczególnie trudnym polem bitwy. Jest to zresztą jeden z powodów tak szybkiej publikacji tego pomysłu - zespół naukowców ze Stanforda liczy po prostu, że ktoś inny rozwiązał już ich problem.

To zresztą może okazać się prawdą - po publikacji, do Abotta zwrócił się dr Santangelo z uczelni Georgia Tech, który jakiś czas temu opracował specjalny nebulizator, czyli urządzenie do inhalacji mgły, zawierającej odpowiednio przygotowany roztwór CRISPR.

Tym sposobem można dotrzeć do zainfekowanych komórek w płucach i zmusić je do zaprzestania replikacji wirusa. Przynajmniej w teorii. Jak z praktyką? Tego jeszcze nie wiadomo. Pierwsze testy nebulizatora na myszach laboratoryjnych zaplanowano na koniec tego tygodnia.

Problemem numer trzy jest to, że cały pomysł sprowadza się do wprowadzenia roztworu, którego zadaniem jest rozcięcie, tudzież zniszczenie odpowiednich elementów kodu genetycznego w komórkach wirusa. A co jeśli okaże się, że w ludzkich płucach znajdują się inne, przydatne komórki, które będą również niszczone przez PAC-MANa?

Do tej pory przeprowadzono tylko trzy badania na ludziach z użyciem CRISPR, zatwierdzone przez amerykańskie FDA. Edycja genów wewnątrz ludzkiego organizmu może okazać się niezwykle ryzykownym zajęciem, dlatego też wszyscy badacze zachowują ogromną ostrożność, jeśli chodzi o ten proces. Nieumyślne uszkodzenie kluczowej części genomu może doprowadzić bowiem nawet do śmierci pacjenta.

Sam pomysł brzmi jednak doskonale

Zamiast przejmować się powyższymi problemami, wyobraźmy sobie, że badaczom udało się je już rozwiązać, a sama metoda CRISPR została dopracowana na tyle, że nie budzi już żadnych obaw. W takim scenariuszu bylibyśmy o wiele lepiej chronieni przed wirusowymi infekcjami.

Zaczyna się sezon na grypę? Proszę bardzo, oto inhalator OTC z odpowiednim płynem, który tnie wirusa grypy na plasterki. Zalecamy stosować go profilaktycznie, przed użyciem skonsultuj się…

Pojawia się nowy wirus? Proszę bardzo, oto nowy roztwór, z nowym enzymem, zabija wirusa w 24 godziny. Do dostania w każdej dobrej aptece. Zalecamy stosować profilaktycznie, przed użyciem skonsultuj się…

Idąc dalej, może w jeszcze bardziej odległej przyszłości nie będziemy potrzebować żadnych nebulizatorów ani inhalatorów? Zamiast tego medycyna oferować będzie kompleksową ingerencję w nasz układ odpornościowy, który po takim zabiegu samodzielnie będzie radzić sobie z dowolnym wirusem.

A jeśli to podejście się nie uda, zawsze możemy spróbować pomysłu, w którym miliony nanobotów zasilanych naszymi płynami ustrojowymi bezustannie przeczesują nasz organizm w poszukiwaniu zagrożeń i neutralizują je na bieżąco.

Na razie jednak jedynym sensownym sposobem na walkę z koronawirusem pozostaje nam siedzenie w domu.

przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst


przeczytaj następny tekst