Modyfikacje genetyczne w medycynie Dr Krzysztof Chyliński – biolog Tegorocznymi noblistkami z chemii zostały Francuzka Emmanuelle Charpentier i Amerykanka Jennifer A. Doudna, a pan znalazł się w ich zespole. W pracy doktorskiej, w laboratorium tej pierwszej, też charakteryzował pan „nożyce” molekularne do dzielenia łańcuchów DNA i wklejania nowych sekwencji. Regulamin nagrody przewiduje, że w dziedzinie chemii czy fizjologii i medycyny można obdarować najwyżej trzy osoby, więc obie panie podzieliły się milionem dolarów. – Nagrodę przyznaje się prawie zawsze szefom zespołów badawczych. Tu też spekulowano, kto jeszcze mógłby dostać Nagrodę Nobla za „nożyce” CRISPR/Cas9, bo pracowało nad różnymi ich aspektami wiele zespołów. Wybór padł na Emmanuelle i Jennifer, z czego bardzo się cieszę. Jeżeli chodzi o zauważenie udziału mojego i innych młodych badaczy w odkryciu, to obie noblistki kilkakrotnie o tym mówiły. Za pracę doktorską pisaną w Wiedniu też otrzymałem kilka nagród, choć to była dużo mniejsza skala. Pańska dysertacja doktorska była w pełni oryginalnym odkryciem? – Tak, na tyle, na ile to możliwe, bo w nauce nie ma zwykle badań zupełnie oderwanych od wcześniejszych prac. Jest to nowy krok, bardzo innowacyjny, ale również w pewnych aspektach oparty na setkach innych prac opublikowanych wcześniej. W pracy używamy nie tylko wiedzy, ale i metod badawczych opisanych przez innych naukowców. Celem mojego doktoratu było zbadanie, jak system molekularnych „nożyc” opatrzony kryptonimem CRISPR/Cas9 działa w bakteriach. Metody przecinania i modyfikacji materiału genetycznego nie są czymś nowym, ale nasz system jest szybszy i tańszy, więc może być stosowany w wielu laboratoriach do inżynierii genetycznej. Jak działają takie „nożyce”? Jak to wygląda z zewnątrz, obserwuje się procesy pod mikroskopem? – Na zewnątrz może to wszystko wyglądać mało efektownie. W dużej mierze zależy od tego, do jakich celów ma być stosowana metoda – czy w laboratorium, w badaniach podstawowych na komórkach, czy do celów terapeutycznych lub w biotechnologii. Może być tak, że pracujemy z pacjentem albo z roślinami, ale głównie badacze pracują na tzw. liniach komórkowych, rosnących w naczynkach, w laboratorium. To, co robimy, wygląda jak mieszanie małych ilości przezroczystych cieczy, a potem dodajemy to np. do hodowli komórkowej. Objętości, z którymi pracujemy, to tysięczne części mililitra, a potrzebne komponenty „nożyc” są tak małe, że nie widać ich nawet pod zwykłym mikroskopem. Pracujemy początkowo sporo na komputerze, analizując sekwencje genów i projektując reagenty, które musimy stworzyć lub kupić. Potem przygotowujemy je i łączymy według ustalonych receptur i wprowadzamy do komórek. Dalej proces dokonuje się właściwie bez naszego udziału, następuje przecięcie DNA w komórkach i, przy odrobinie szczęścia, pożądana modyfikacja materiału genetycznego. Nie musimy też patrzeć na próbki pod mikroskopem, bo to trochę tak jak z pieczeniem ciasta – mieszamy odpowiednie składniki, wkładamy do pieca i po określonym czasie wyjmujemy ciasto upieczone według danej receptury. Dzieje się to w pewnym stopniu samo i nie musimy tego dokładnie obserwować, szczególnie jeśli mamy już doświadczenie. Jak ten reagent wprowadza się do komórki w celu modyfikacji genetycznej? – W przypadku hodowli komórkowych używa się np. specjalnych związków chemicznych, które otaczają „nożyce”, transportują je i łączą się z błoną komórki, pozwalając na ich wniknięcie do środka. Modyfikowane genetycznie zwierzęta wymagają ingerencji na poziomie zarodka, najczęściej zapłodnionego jaja; tutaj pracujemy pod mikroskopem i wprowadzamy „nożyce” przy użyciu rodzaju mikrostrzykawki. Od razu wszystko działa? – Absolutnie nie. Szczególnie gdy zaczynamy nowy projekt albo eksperyment, na początku trzeba wykonać sporo prób i popełnić kilka błędów. Zawsze istnieje pewien element niepewności, zawsze może się zdarzyć błąd. Co ważne, nawet gdy nie popełnimy błędu, także w przypadku systemu CRISPR/Cas9 nie każdy reagent może zadziałać prawidłowo. Czasami modyfikacja nie udaje się zupełnie, ale w wielu przypadkach metoda ma dużą wydajność, sięgającą 80-90%. Czy chromosomy z łańcuchami DNA można zobaczyć? Na rysunkach i schematach są one zabarwione na różne kolory. – Są metody wybarwiania. To jedna ze starszych, podstawowych technik pracy i charakteryzacji komórek. Można zaobserwować np. zmiany chorobowe widoczne w chromosomach: trisomię w przypadku zespołu Downa czy niestabilność i łamanie chromosomów w nowotworach, choć nie zawsze wygląda to równie interesująco jak na obrazkach. Nie jest to jednak metoda używana powszechnie przy modyfikacjach genetycznych. Ja w swoich badaniach,
