Duela 2.600 milioi urteko CRISPR edizio genetikoko tresnaren arbasoak berpiztu dituzte

Proiektua CIC nanoGUNEko Ikerbasque ikertzaile Rául Pérez-Jiménezek zuzendu du, eta beste erakunde batzuetako zenbait taldek ere parte hartu dute, hala nola Zientzia Ikerketen Kontseilu Nagusia, Alacanteko Unibertsitatea, Gaixotasun Arraroen Sareko Ikerketa Biomedikoaren Zentroa (CIBERER), Ramón y Cajal-IRYCIS Ospitalea eta estatuko eta nazioarteko beste erakunde batzuk.

CRISPR akronimoa bakterioen eta arkeoen (organismo prokariotoak) 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 defendatzeko aukera dute, errepikapen horiekin lotutako Cas proteinen bidez inbaditzaileen DNA ebakiz. Defentsa antibiralaren mekanismo bat da (CRISPR-Cas sistema). DNA-sekuentziak ezagutzeko gaitasun hori da bere erabilgarritasunaren oinarria, guraize molekular bat balitz bezala jarduten baitu. CRISPR-Cas teknologiaren bidez, gaur egun material genetikoaren zatiak ebaki eta itsats daitezke edozein zelulatan, eta, beraz, teknologia hori DNA editatzeko erabil daiteke.

Gaur egungo ikerketaren helburu nagusia da CRISPR-Cas sistemen bertsio berriak aurkitzea, propietate desberdinekoak, planetako lekurik ezkutuenetan. Horretarako, muturreko inguruneetan bizi diren hainbat espezieren sistemak aztertzen dira, edo horiek aldatzeko diseinu molekularreko teknikak aplikatzen dira. Baina bada sistema berriak aurkitzeko modu erabat desberdina: iraganean bilatzea; eta hori da, hain zuzen ere, ikerketa honen oinarria.

NanoGUNEko Nanobioteknologia taldeak, Raúl Pérez-Jiménez buru duela, urteak daramatza proteinen bilakaera aztertzen, bizitzaren jatorritik gaur egunera artekoa. Desagertutako organismoen proteinen eta geneen antzinako berreraikuntzak egiten dituzte, ikusteko zer ezaugarri dituzten eta jakiteko ea aplikazio bioteknologikoetan erabil daitezkeen. Denboran zeharreko bidaia bat da, teknika bioinformatikoen bidez egiten dena. Nature Microbiology aldizkarian argitaratu berri den lan honetan, CRISPR-Cas sistemen historia ebolutiboa berreraiki dute lehen aldiz, duela 2.600 milioi urteko arbasoetatik gaur egun arte. 

Ikerketa-taldeak antzinako CRISPR sekuentzien berreraikuntza informatikoa egin du, sintetizatu egin ditu, eta haien funtzionaltasuna aztertu eta berretsi du. “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 Lluís Montoliu ikertzaileak. Montoliuk CSICeko Bioteknologia Zentro Nazionalean (CNB-CSIC) eta CIBERER zentroan dihardu lanean, eta antzinako Cas horiek kultiboko giza zeluletan funtzionalki baliozkotu dituen taldearen arduraduna da.

Ikerketaren beste ondorio interesgarri bat da CRISPR-Cas sistema konplexuagoa bihurtu dela denboran zehar, eta horrek erakusten du sistema egokitu egiten dela; izan ere, eboluzioan zehar bakterioek jasan dituzten birus-mehatxu berrietara moldatuz joan da. “Ikerketa hau aurrerapauso handia da CRISPR-Cas sistemen jatorriari eta bilakaerari buruzko ezagutzan. Birusen presio selektiboak hasieran oso selektiboa ez zen makina errudimentarioa landu du milaka milioi urtetan zehar, eta defentsa-mekanismo sofistikatu bihurtu du, zeina gai baita bereizteko inbaditzaile ez-desiragarrien material genetikoa, suntsitu beharrekoa, eta bere DNA propioa, mantendu beharrekoa”, erantsi du Alacanteko Unibertsitateko ikertzaile eta CRISPR-Cas teknikaren aurkitzaile den Franci-Mojicak. Aurkikuntza horren aplikazioari dagokionez, “ikerketa hau modu original bat da gaur egungo organismoetan aztertzeko nola garatu diren CRISPR tresnak baliabide berriak sortzeko eta jada existitzen direnetatik eratorritakoak hobetzeko”, erantsi du Mojicak.

“Gaur egungo sistemak oso konplexuak dira, eta bakterio baten barruan funtzionatzeko egokituta daude. Sistema ingurune horretatik kanpo erabiltzen denean —adibidez, giza zeluletan—, immunitate-sistemak errefusatu egiten du. Gainera, haren erabilera mugatzen duten zenbait murrizketa molekular daude. Bitxia bada ere, murrizketa horietako batzuk desagertu egin dira antzinako sistemetan, eta horrek moldagarriago bihurtzen ditu aplikazio berrietarako”, nabarmendu du Pérez-Jiménezek.

Miguel Ángel Moreno-Pelayo, Ramón y Cajal-IRYCIS-CIBERER Ospitaleko Genetika Zerbitzuko buruak honako hau dio: “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”. Bere taldeak Mosaic Finder tresna garatu du. Tresna horri esker, sekuentziazio masiboaren eta analisi bioinformatikoaren bidez karakterizatu ahal izan dituzte antzinako Cas horiek genomaren edizioan duten eragina kultiboan dauden giza zeluletan.

Ylenia Jabalera nanoGUNEko kidea proiektu honetako ikertzaileetako bat da. Hark dioenez, “lorpen zientifiko honi esker, 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”. 

Lan hau hainbat zentro eta laborategiren artean eta nanoGUNE buru dela egindako nazioarteko ikerketa baten emaitza da. Hauek dira parte-hartzaileak: Alacanteko Unibertsitateko Francis Mojicaren taldeak (berak sortu zuen CRISPR akronimoa); Lluís Montoliu, CNB-CSICko eta CIBEREReko ikertzailea eta CRISPRen alorreko erreferenteetako bat Espainian; Marc Güell, Pompeu Fabra Unibertsitatekoa, eta Ikerketa eta Transferentzia Teknologikoaren Sari Nazionala helburu terapeutikoak dituzten geneen edizioaren alorrean; Miguel Ángel Moreno-Pelayo, Ramón y Cajal-IRYCIS Ospitaleko Genetika Zerbitzuko burua eta CIBEREReko kidea; eta Benjamin Kleinstiver, Massachusettseko Ospitale Nagusiko eta Harvardeko Medikuntza Eskolako kidea eta mundu mailako erreferentea CRISPR-Cas sistemen diseinuan.