Της Ανθής Αγγελοπούλου
Με τις πρόσφατες εξελίξεις στην τροποποίηση του ανθρώπινου γονιδιώματος και τα ηθικά ζητήματα που προκύπτουν από τη γενετική επεξεργασία του ανθρώπινου γονιδιώματος ασχολήθηκε η Εθνική Επιτροπή Βιοηθικής.
Κατά την τελευταία δεκαετία, ανακαλύφθηκαν και αναπτύχθηκαν νέοι μηχανισμοί επεξεργασίας του γονιδιώματος, οι οποίοι είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν τόσο στο ανθρώπινο γονιδίωμα, με σκοπό την αποφυγή ή θεραπεία γενετικών ασθενειών, όσο και σε γονιδιώματα άλλων ειδών, με σκοπό τη δημιουργία οργανισμών με συγκεκριμένες ιδιότητες. Η σχετική ευκολία με την οποία μπορούν να εφαρμοστούν οι νέες μέθοδοι τροποποίησης του γονιδιώματος στο εργαστήριο και η εξειδίκευσή τους, σε συνδυασμό με το σχετικά χαμηλό κόστος, τις καθιστά σημαντικά εργαλεία για τη Γενετική Μηχανική, εγείροντας ταυτόχρονα έντονο προβληματισμό για την ορθή και υπεύθυνη χρήση τους.
Η Επιτροπή ανέλυσε τα επιστημονικά δεδομένα για τις νέες μεθόδους επεξεργασίας του γονιδιώματος και τις εφαρμογές τους καθώς και τα ζητήματα βιοηθικής που προκύπτουν από τη χρήση τους και το υπάρχον νομοθετικό πλαίσιο για την ασφαλή χρήση τους.
Οι νέες τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος
Οι νέες τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος βασίζονται στις νουκλεάσες δακτύλων ψευδαργύρου (Zinc Finger Nucleases, ZFNs), στις νουκλεάσες τύπου TALEN (Τranscription Αctivator-Like Effector Nucleases) και στις νουκλεάσες του συστήματος CRISPR/Cas9 (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats/associated protein-9 nuclease). Τα συστήματα αυτών των νουκλεασών έχουν τη δυνατότητα να εκτέμνουν το DNA, δημιουργώντας ρήγματα (double-strand breaks) στη διπλή έλικα σε συγκεκριμένες και στοχευμένες θέσεις του γονιδιώματος και οδηγούν στην επιδιόρθωση στο συγκεκριμένο σημείο, με την προσθήκη, αφαίρεση (απαλοιφή) ή αντικατάσταση συγκεκριμένων αλληλουχιών του DNA.
Οι τεχνολογίες αυτές έχουν πρωτίστως εφαρμογή στην επιδιόρθωση γονιδιακών μεταλλάξεων, οι οποίες οδηγούν σε ασθένειες στον άνθρωπο. Η επιδιόρθωση είναι δυνατόν να εφαρμοστεί σε σωματικά κύτταρα, σε κύτταρα της βλαστικής σειράς (γαμέτες), σε βλαστοκύτταρα, αλλά και σε εμβρυϊκά κύτταρα. Επιπρόσθετα, οι νέες τεχνολογίες είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν στην επεξεργασία και επιδιόρθωση χρωμοσωμάτων και στη θεραπεία κατά των λοιμώξεων.
Τα μειονεκτήματα των νέων τεχνολογιών επεξεργασίας του γονιδιώματος
Εξαιτίας του τρόπου λειτουργίας των παραπάνω νουκλεασών, οι οποίες αναγνωρίζουν συμπληρωτικές αλληλουχίες, οι νέες μέθοδοι επεξεργασίας του γονιδιώματος, και ιδιαίτερα το σύστημα CRISPR/Cas9, παρουσιάζουν ένα βασικό μειονέκτημα: είναι δυνατόν να δημιουργούν δίκλωνα ρήγματα στο γονιδίωμα σε έκτοπες θέσεις, π.χ. ρήγματα στο επιθυμητό γονίδιο-στόχο αλλά ταυτόχρονα και σε άλλα γονίδια, τα οποία παρουσιάζουν ομόλογες (παρόμοιες) αλληλουχίες (off target effects).
Εκτός και αν ξεπεραστεί, το πρόβλημα των έκτοπων ρηγμάτων θα αποτελέσει τον βασικότερο ανασταλτικό παράγοντα για τη χρήση των τεχνολογιών αυτών για θεραπευτικούς σκοπούς στον άνθρωπο. Η δημιουργία έκτοπων ρηγμάτων αποτέλεσε ένα από τα βασικότερα ευρήματα της μελέτης, η οποία εφάρμοσε την τεχνολογία CRISPR/Cas9 σε ανθρώπινα έμβρυα.
Ωστόσο, υπάρχουν μελέτες που έχουν δείξει ότι τα πιθανά σημεία έκτοπων ρηγμάτων στο γονιδίωμα μπορούν να προβλεφθούν και να ανιχνευτούν. Οπωσδήποτε, η δημιουργία ρηγμάτων σε έκτοπες θέσεις στο γονιδίωμα με την χρήση του συστήματος CRISPR/Cas9 αποτελεί αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας, με σκοπό τη βελτίωση των πρωτοκόλλων και την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων εκτός στόχου.
Εφαρμογές στον άνθρωπο
Οι δυνατότητες των νέων τεχνολογιών επεξεργασίας του γονιδιώματος, και κυρίως του συστήματος CRISPR/Cas9, ανοίγουν νέους δρόμους για θεραπευτικές καινοτομίες.
Πρώτα από όλα, οι τεχνολογίες αυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επιδιόρθωση γονιδιακών μεταλλάξεων, οι οποίες οδηγούν σε ασθένειες.
Η τεχνολογία CRISPR/Cas9 έχει ήδη εφαρμοστεί:
Σε βλαστοκύτταρα εντέρου από ασθενείς με κυστική ίνωση, για την επιδιόρθωση μετάλλαξης στο γονίδιο CFTR που προκαλεί κυστική ίνωση.
Σε ποντίκια, για την επιδιόρθωση μετάλλαξης στο γονίδιο Crygc που προκαλεί καταρράκτη.
Σε ποντίκια, για την επιδιόρθωση μετάλλαξης στο γονίδιο mdx, που προκαλεί Μυϊκή Δυστροφία Duchenne.
Σε ποντίκια, για τη διόρθωση μετάλλαξης στο γονίδιο F9, που προκαλεί αιμορροφιλία.61
Σε ανθρώπινα έμβρυα, για την επιδιόρθωση μετάλλαξης στο γονίδιο της β-σφαιρίνης, που προκαλεί β-θαλασσαιμία.
Η επιδιόρθωση γονιδιακών μεταλλάξεων είναι δυνατόν να εφαρμοστεί σε σωματικά κύτταρα, σε κύτταρα της βλαστικής σειράς (γαμέτες), σε βλαστοκύτταρα και σε ανθρώπινα έμβρυα. Η ταυτόχρονη επεξεργασία διαφορετικών γονιδιακών στόχων καθιστά, θεωρητικά, εφικτή ακόμη και την επιδιόρθωση πολυπαραγοντικών ασθενειών.
Η τεχνολογία CRISPR/Cas9 είναι επίσης δυνατόν να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία και επιδιόρθωση των χρωμοσωμάτων. Ήδη, η μέθοδος έχει εφαρμοστεί σε ποντίκια για τη διόρθωση γονιδιακών αναδιατάξεων σε καρκινικά κύτταρα.
Η τεχνολογία CRISPR/Cas9 είναι πολλά υποσχόμενη και στη θεραπεία κατά λοιμώξεων, καθώς έχει εφαρμοστεί:
Κατά του ιού της Ηπατίτιδας B (HBV), διευκολύνοντας την κάθαρση του ιού.
Κατά του ιού ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας- 1 (HIV-1), απενεργοποιώντας την έκφραση και την αντιγραφή γονιδίων του ιού.
Οι νέες τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος παρέχουν δυνατότητες και κατά του καρκίνο, όπως π.χ. η τεχνολογία CRISPR/Cas9, η οποία έχει ήδη δοκιμασθεί για την παραγωγή συγκεκριμένων υποδοχέων σε Τ λεμφοκύτταρα ασθενών, ως μια μορφή ανοσοθεραπείας.
Κλινικές εφαρμογές
Έως τώρα, μία κλινική μελέτη Φάσης Ι εξέτασε τη χρήση των νουκλεασών δακτύλων ψευδαργύρου σε ασθενείς που έχουν μολυνθεί με τον ιό ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV). Ορισμένα άτομα που δεν έχουν την πρωτεΐνη CCR5 στα Τ-λεμφοκύτταρά τους, παραμένουν υγιή και παρουσιάζουν αντίσταση στον ιό HIV, ενώ τα άτομα που εκφράζουν λιγότερο την πρωτεΐνη CCR5, παρουσιάζουν πιο ήπια λοίμωξη και επιβραδύνεται η εμφάνιση του Συνδρόμου της Επίκτητης Ανοσολογικής Ανεπάρκειας (AIDS). Η μελέτη αυτή εξέτασε εάν επεξεργασμένα Τ-λεμφοκύτταρά, των οποίων η CCR5 έχει διαγραφεί με τη βοήθεια νουκλεασών δακτύλων ψευδαργύρου, είναι ασφαλή και μπορούν να βοηθήσουν κατά του ιού HIV. Η Φάση Ι της μελέτης αυτής ολοκληρώθηκε και αναμένονται τα αποτελέσματα, οπότε δεν υπάρχουν σαφείς πληροφορίες ακόμα για την ασφάλεια της μεθόδου στον άνθρωπο. Ωστόσο, η μεγαλύτερη πρόκληση που θα πρέπει να αντιμετωπιστεί και σε αυτή την κλινική μελέτη, είναι η δημιουργία έκτοπων ρηγμάτων στο DNA εκτός του στόχου.
Προεμφυτευτική διάγνωση
Μόλις τον Μάρτιο του 2015, δημοσιεύθηκε έρευνα επιστημόνων από την Κίνα, οι οποίοι χρησιμοποίησαν την τεχνολογία CRISPR/Cas9 σε ανθρώπινα έμβρυα, με απώτερο σκοπό να μελετήσουν εάν η τεχνολογία αυτή είναι ασφαλής για χρήση σε ανθρώπινα έμβρυα κατά την προεμφυτευτική διάγνωση. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν περισσευούμενα, μη-βιώσιμα έμβρυα (κάθε ωάριο είχε γονιμοποιηθεί με δύο σπερματοζωάρια), τα οποία έφεραν μετάλλαξη στο γονίδιο της β-σφαιρίνης, που προκαλεί β-θαλασσαιμία, και επεξεργάστηκαν το γονιδίωμα των εμβρύων με την τεχνολογία CRISPR/Cas9 για να διορθώσουν τη μετάλλαξη αυτή. Ωστόσο, ο μηχανισμός επιδιόρθωσης δεν ήταν πλήρως αποτελεσματικός: η μετάλλαξη δεν διορθώθηκε πλήρως σε όλα τα κύτταρα, με αποτέλεσμα τα έμβρυα να παρουσιάσουν μωσαϊκισμό. Επίσης παρουσιάστηκαν έκτοπα ρήγματα εκτός του στόχου, δηλαδή εκτός του γονιδίου της β-σφαιρίνης.
Βελτίωση ανθρώπινων χαρακτηριστικών
Οι τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν ώστε να επιδιορθώσουν μια βλάβη στο γονιδίωμα και να προσφέρουν θεραπεία αλλά επίσης, είναι δυνατόν να επεξεργαστούν το γονιδίωμα με σκοπό την ενίσχυση υπαρχόντων χαρακτηριστικών. Πράγματι, η «βελτίωση» ή «ενίσχυση» των φυσικών και πνευματικών χαρακτηριστικών του ανθρώπου (human enhancement), η οποία έχει αναπτυχθεί εκτενώς σε προηγούμενες Εκθέσεις για την Εθνική Επιτροπή Βιοηθικής, είναι εφικτή και πολύ περισσότερο προσιτή μέσω της σχετικά απλής τεχνολογίας του συστήματος CRISPR/Cas9.
Εφαρμογές στα ζώα
Οι τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος έχουν ήδη χρησιμοποιηθεί στα ζώα. Οι νουκλεάσες επεξεργασίας του γονιδιώματος παρέχουν τεράστιες δυνατότητες για τη δημιουργία ζωικών μοντέλων εργαστηρίου για τη μελέτη ασθενειών του αλλά και για τη δημιουργία ζώων με επιθυμητά χαρακτηριστικά για εμπορικούς λόγους, όπως η μεγαλύτερη και καλύτερη παραγωγή γάλακτος και κρέατος.
Εφαρμογές στα φυτά
Αντίστοιχα, η αρχή των νουκλεασών έχει ήδη αποδειχθεί ότι λειτουργεί σε διάφορα είδη φυτών, με σκοπό τη δημιουργία επιθυμητών χαρακτηριστικών, όπως η ευκολότερη και μαζικότερη καλλιέργεια και η αντοχή σε παράσιτα. Η χρήση των νουκλεασών για την επεξεργασία του γονιδιώματος των φυτών παρουσιάζει πολλές ομοιότητες, και σε ορισμένες περιπτώσεις ίσως ταυτίζεται, με τη γενετική τροποποίηση των φυτών που προορίζονται για καλλιέργεια ή κατανάλωση από τα ζώα (ζωοτροφές) ή τον άνθρωπο. Ωστόσο, το πλεονέκτημα των νέων τεχνολογιών επεξεργασίας γονιδιώματος είναι ότι μπορεί κανείς να επεξεργαστεί πολλαπλά χαρακτηριστικά των φυτών, ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, η ομάδα του Wang et al., χρησιμοποίησε τις τεχνολογίες TALEN και CRISPR/Cas9 για να εξαλείψει ταυτόχρονα τρία γονίδια (knockout) στο σιτάρι προκειμένου να αποκτήσει αντοχή σε μία ασθένεια. Τέλος, η επεξεργασία του γονιδιώματος των φυτών μπορεί να εφαρμοστεί επίσης για την παραγωγή βιοκαυσίμων.
Εφαρμογές στα βακτήρια
Το σύστημα CRISPR/Cas9 έχει τη δυνατότητα να ρυθμίσει την έκφραση των γονιδίων, εμποδίζοντας την έκφραση ή ελέγχοντας τα επίπεδα έκφρασης. Εκτός από τη χρήση αυτή για θεραπευτικούς σκοπούς στον άνθρωπο, ο έλεγχος της έκφρασης γονιδίων έχει εφαρμογές στη βιοτεχνολογία για βιομηχανικούς σκοπούς, για την παραγωγή βιοκαυσίμων αλλά και στη συνθετική βιολογία.
Τα ηθικά ζητήματα
Η Επιτροπή θεωρεί ότι οι επεμβάσεις στο ανθρώπινο γονιδίωμα μπορούν να συμβάλουν καθοριστικά στην προστασία της υγείας, εφ’ όσον επιβεβαιωθεί πειραματικά η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητά τους, ιδίως στον τομέα της πρόληψης σοβαρών ασθενειών με γενετική αιτία. Επισημαίνει ωστόσο, ότι η εφαρμογή γενετικής μηχανικής στον άνθρωπο, ακόμη και υπό συνθήκες ασφάλειας, ενέχει τον κίνδυνο της δυνατότητας του προκαθορισμού γενετικών χαρακτηριστικών, με απώτερο σκοπό τη θετική ευγονική.
Οι επεμβάσεις στο ανθρώπινο γονιδίωμα συνοδεύονται ακόμη από σημαντική αβεβαιότητα ως προς τα αποτελέσματά τους. Η περιορισμένη γνώση μας για τις ακριβείς λειτουργίες των γονιδίων και των αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους, αποτελεί την αιτία αυτής της αβεβαιότητας. Όσο και αν οι νέες τεχνολογίες (ιδίως η μέθοδος CRISPR/Cas9) υπόσχονται πολύ μεγαλύτερη προβλεψιμότητα, οι πιθανότητες ανεπιθύμητων αποτελεσμάτων παραμένουν σημαντικές.
Πρέπει να σημειωθεί, ότι ο βαθμός της αβεβαιότητας ως προς τα αποτελέσματα αυξάνεται, εφ’ όσον οι επεμβάσεις μεταφέρονται στους απογόνους, μέσω της αναπαραγωγής. Παραμένει, επομένως, δικαιολογημένη η απαγόρευση των στοχευμένων επεμβάσεων σε γαμετικά κύτταρα, σύμφωνα με ρητές διατάξεις της νομοθεσίας μας (άρθ. 13 της Σύμβασης του Οβιέδο).
Πέραν αυτού, η μελέτη των συνεπειών της γενετικής τροποποίησης στην ανάπτυξη του εμβρύου in vivo, προϋποθέτει επίσης τον ακριβή εντοπισμό των κινδύνων από την εφαρμογή της τεχνολογίας. Όσο ο εντοπισμός αυτός καθυστερεί, και επομένως διατηρείται υψηλός βαθμός αβεβαιότητας, η έγκριση σχετικών πρωτοκόλλων έρευνας από τις αρμόδιες κρατικές και ακαδημαϊκές αρχές παραμένει αθέμιτη, καθώς οι συνέπειες για την υγεία του νέου οργανισμού είναι άγνωστες.
Η Επιτροπή επισημαίνει ότι, κατά τον νόμο, επιτρεπτές είναι οι επεμβάσεις τροποποίησης του γονιδιώματος «για προληπτικούς, διαγνωστικούς ή θεραπευτικούς σκοπούς». Ωστόσο, παραμένει ασαφές αν η διατύπωση αυτή καλύπτει και επεμβάσεις γενετικής «βελτίωσης», ιδίως αν ληφθεί υπ’ όψη ο ευρύτατος ορισμός της έννοιας της «υγείας», κατά τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας (ΠΟΥ), που περιλαμβάνει και τη «βελτίωση».
Επιδράσεις στην εξέλιξη των ειδών και το περιβάλλον
Η επεξεργασία του ανθρώπινου γονιδιώματος, ναι μεν αποσκοπεί στην εξάλειψη χαρακτηριστικών που επιφέρουν ασθένειες, ωστόσο θα οδηγήσει στην επιλογή συγκεκριμένων γενετικών χαρακτηριστικών αλλάζοντας τη συχνότητα των γονιδίων. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται γενετική καθοδήγηση (genetic drift), και επιδρά στην εξέλιξη των ειδών, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπινου είδους, με συνέπειες που δεν είναι εύκολο να προβλεφθούν.
Η επεξεργασία του γονιδιώματος και σε άλλα είδη οργανισμών, αναμφισβήτητα θα οδηγήσει σε γενετική καθοδήγηση και, συνεπώς, σε διατάραξη της βιοποικιλότητας στη φύση, θέτοντας σε κίνδυνο πληθυσμούς ειδών και την ισορροπία των οικοσυστημάτων. Η αξία της βιοποικιλότητας αλλά και τα «δικαιώματα των μελλοντικών γενεών», αποτελούν ηθική υποχρέωση, η οποία δεν εξασφαλίζεται με την επεξεργασία γονιδιωμάτων φυτών και ζώων, προκαλώντας μάλιστα αλλαγές που κληρονομούνται στις επόμενες γενεές και μεταβάλλουν τη γονιδιακή δεξαμενή (gene pool) των ειδών.
Διπλώματα ευρεσιτεχνίας
Οι ραγδαίες εξελίξεις στην επεξεργασία και επιδιόρθωση του γονιδιώματος πολλών διαφορετικών οργανισμών, συνδέεται άμεσα με την επένδυση οικονομικών πόρων στην έρευνα και στην παραγωγή καινοτόμων μεθόδων με εμπορικές εφαρμογές στη βιοϊατρική, τη βιοτεχνολογία, τη βιομηχανία, τη γεωργία και την κτηνοτροφία. Συνεπώς, η έρευνα των τεχνολογιών ZFNs, TALEN και CRISPR/Cas9 συνυπάρχει με ένα παράλληλο αγώνα για την πνευματική ιδιοκτησία και κατοχύρωση των μεθόδων αυτών (και των διαφόρων παραλλαγών τους), καθώς και των προϊόντων που προκύπτουν.76
Αναμφίβολα, οι τεχνολογίες αυτές έχουν τροποποιηθεί κατά πολύ σε σχέση με την αρχική, φυσική τους μορφή στα βακτήρια όπου ανακαλύφθηκαν. Ωστόσο, ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση τίθεται το ερώτημα εάν επιτρέπεται η κατοχύρωση με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στοιχείων της φύσης. Ιδιαίτερα με την πιθανή εφαρμογή των τεχνολογιών αυτών για θεραπευτικούς σκοπούς, η αποκλειστική εκμετάλλευσή τους θα οδηγήσει σε αυξημένο κόστος των πιθανών θεραπειών και θα εμποδίσει την ίση πρόσβαση στις εν λόγω θεραπείες.
Χρηματοδότηση της σχετικής έρευνας
Μετά την επεξεργασία γονιδιώματος ανθρώπινων εμβρύων από 51 επιστήμονες, το Εθνικό Ινστιτούτο Υγείας (NIH) των Η.Π.Α. εξέδωσε αυστηρή ανακοίνωση, σύμφωνα με την οποία αρνείται κατηγορηματικά να χρηματοδοτήσει οποιαδήποτε έρευνα περιλαμβάνει τεχνολογίες, οι οποίες επιτρέπουν τη γονιδιακή επεξεργασία ανθρώπινων εμβρύων. Το γεγονός αυτό, έθεσε ξεκάθαρα το πρόβλημα της χρηματοδότησης των ερευνών επεξεργασίας γονιδιώματος σε ανθρώπινα έμβρυα από εθνικούς ή ιδιωτικούς πόρους, ανάλογα φυσικά και με το νομικό πλαίσιο κάθε χώρας για την έρευνα στο έμβρυο.
Προτάσεις
Οι ραγδαίες εξελίξεις στις νέες τεχνολογίες επεξεργασίας του γονιδιώματος είχαν ως αποτέλεσμα πολλοί επιστήμονες να ζητήσουν εθελοντική, προσωρινή παύση (moratorium) της έρευνας και της κλινικής εφαρμογής στον άνθρωπο, προκειμένου να συζητηθούν οι βιοηθικοί προβληματισμοί και να δοθεί χώρος και χρόνος προκειμένου να επιτευχθεί διεθνής συναίνεση. Αντίθετα, άλλοι επιστήμονες υποστήριξαν ότι το moratorium θα πρέπει να εφαρμοστεί στην κλινική εφαρμογή των μεθόδων μόνο, ενώ η έρευνα in vitro σε κύτταρα της βλαστικής σειράς θα πρέπει να συνεχιστεί. Ενώ, το National Academy of Sciences και το Institute of Medicine οργάνωσαν διεθνή σύνοδο το Φθινόπωρο του 2015, με στόχο τη χάραξη ηθικών κατευθυντήριων γραμμών ως προς τη χρήση τεχνικών επεξεργασίας ανθρώπινου γονιδιώματος.
