Termin „CRISPR” zyskał ostatnio wiele uwagi w wyniku debaty wśród naukowców na temat możliwości genetycznej modyfikacji ludzkiej linii zarodkowej i etycznych implikacji takiego postępowania. Jednak CRISPR to nie tylko metoda edycji genomów komórek embrionalnych, jak mogłaby sugerować publiczna dyskusja; to potężne, wydajne i niezawodne narzędzie do edycji genów w każdym organizmie, które przyciągnęło znaczną uwagę biologów i jest wykorzystywane do różnych celów. Tak więc, oprócz dyskusji na temat edycji linii zarodkowej człowieka, CRISPR podnosi lub ożywia wiele innych kwestii etycznych, z których nie wszystkie dotyczą tylko ludzi, ale także innych gatunków i środowiska.
… CRISPR podnosi lub ożywia wiele innych kwestii etycznych, z których nie wszystkie dotyczą tylko ludzi, ale także innych gatunków i środowiska
CRISPR to krótkie sekwencje DNA z unikalnymi sekwencjami dystansowymi, które wraz z białkami związanymi z CRISPR (Cas) stanowią adaptacyjny system odpornościowy u wielu bakterii i archaii przeciwko inwazyjnym bakteriofagom 1. Wykorzystując krótkie cząsteczki RNA jako szablon, Cas wykonuje wysoce specyficzne sekwencyjnie cięcia w cząsteczkach DNA, które mogą być wykorzystane do wstawiania genów lub precyzyjnej modyfikacji sekwencji nukleotydów w miejscu cięcia. CRISPR zostały po raz pierwszy zidentyfikowane w latach 80-tych, ale dopiero w ciągu ostatnich kilku lat naukowcy zdali sobie sprawę z ich potencjału do edycji genomów dowolnych organizmów, od mikroorganizmów, przez rośliny, po komórki ludzkie i, co najbardziej kontrowersyjne, ludzkie embriony. System CRISPR/Cas nie jest przełomową technologią w tym sensie, że umożliwia edycję genomu; biolodzy już od jakiegoś czasu używają nukleaz efektorowych typu aktywatora transkrypcji (TALEN) i nukleaz palca cynkowego (ZFN) do edycji genomów. Technologie te są jednak drogie, trudne technicznie i czasochłonne, ponieważ wymagają inżynierii białek w celu wycelowania w określone sekwencje DNA. Natomiast CRISPR/Cas rozpoznaje sekwencję docelową za pomocą cząsteczek prowadzącego RNA, które mogą być tanio i łatwo syntetyzowane. Standardowe laboratorium biologii molekularnej może obecnie edytować geny lub całe genomy wielu organizmów, ponieważ CRISPR/Cas nie wymaga zaawansowanej wiedzy ani drogiego sprzętu.
To na nowo rozpaliło etyczną debatę na temat modyfikowania ludzkiej linii zarodkowej. Niezależnie od tego, że mówi się o „designer babies”, CRISPR/Cas oferuje nowe możliwości uodpornienia ludzi na szereg chorób lub naprawy śmiertelnych defektów genów w ludzkim embrionie. Wybitni badacze wezwali więc do dobrowolnego moratorium na modyfikację genomu linii zarodkowej u ludzi do czasu, aż naukowcy i etycy wspólnie przeanalizują konsekwencje takiego postępowania 2. Debata sprowadza się do dwóch stron w impasie „iść/nie iść”. Jedna grupa nalega, aby badania nad edycją ludzkiej linii zarodkowej postępowały w celu uzyskania korzyści naukowych i klinicznych, podczas gdy drugi obóz argumentuje, że edycja ludzkiej linii zarodkowej jest zbyt niebezpieczna lub przekracza nienaruszalną linię etyczną 3.
… istnieje niebezpieczeństwo, że przystępność cenowa i efektywność CRISPR może zniweczyć długotrwałe i uzasadnione obawy dotyczące generowania i uwalniania GMO.
Jednakże, zamiast wykorzystania lub nie CRISPR do edycji ludzkich komórek rozrodczych i zarodków, istnieją bardziej bezpośrednie obawy etyczne, którymi należy się zająć. CRISPR jest już wykorzystywany do modyfikowania owadów, zwierząt, roślin i mikroorganizmów oraz do produkcji ludzkich terapii 4. Ponieważ takie prace trwają od lat – lub nawet dekad – technologia CRISPR może nie wydawać się stwarzać nowych problemów etycznych w tych kontekstach. Istnieje jednak niebezpieczeństwo, że przystępność i efektywność CRISPR może zniweczyć długotrwałe i uzasadnione obawy dotyczące generowania i uwalniania organizmów genetycznie zmodyfikowanych (GMO). Niedawna charakterystyka nowego systemu CRISPR typu 2 z Francisella novicida pokazuje, że zestaw narzędzi technologii edycji genomu stale się rozszerza 5. W związku z tym, istnieje pilna potrzeba skutecznych, globalnych regulacji, które regulują testowanie i uwalnianie GMO do środowiska.
W USA regulacja genetycznie zmodyfikowanych zwierząt i owadów jest dokonywana przez szereg agencji regulacyjnych, które składają się na Coordinated Framework for the Regulation of Biotechnology (Skoordynowane ramy regulacji biotechnologii), które zostały utworzone w 1986 r. w celu ułatwienia międzyagencyjnej regulacji biotechnologii. Jej zakres i podejście regulacyjne nie były ponownie analizowane od 1992 r.6, ale poszczególne agencje w ramach Skoordynowanych Ram – Agencja ds. Żywności i Leków (FDA), Amerykański Departament Rolnictwa (USDA) oraz Agencja Ochrony Środowiska (EPA) – wydały własne wytyczne dotyczące poszczególnych zastosowań.
Obawa polega na tym, że publiczne niezrozumienie i brak zaufania do GMO utrudni postęp naukowy i ważne zastosowania CRISPR
Wytyczne FDA wydane w 2009 r. stanowią, że modyfikacja genetyczna zwierzęcia, niezależnie od jego zastosowania, spełnia kryteria medycyny weterynaryjnej, a zatem jest regulowana przez Centrum Medycyny Weterynaryjnej (CVM) FDA. Zwierzęta modyfikowane genetycznie wykorzystywane do badania chorób ludzkich i testowania leków są regulowane przez Centrum Oceny i Badań Biologicznych FDA. Centrum Bezpieczeństwa Żywności i Żywienia Stosowanego (CFSAP) oraz USDA są angażowane, jeśli skutki proponowanej modyfikacji będą miały wpływ na procesy lub produkty, które nadzorują – na przykład, odpowiednio, bezpieczeństwo żywności lub zwalczanie szkodników. Istnieją potencjalne role dla EPA, Departamentu Spraw Wewnętrznych i US Fish and Wildlife Service, na zasadzie jednostkowych przypadków.
UE ma bardziej scentralizowany system regulacyjny, w którym Europejska Agencja Bezpieczeństwa Żywności (EFSA) przeprowadza oceny ryzyka, podczas gdy ostateczne zatwierdzenie genetycznie zmodyfikowanego zwierzęcia lub rośliny należy do Komisji Europejskiej (EC). Analogicznie jak w USA, aplikacje terapeutyczne dla ludzi są regulowane i zatwierdzane przez Europejską Agencję Leków (EMA). Inne kraje, w których prowadzone są intensywne badania biomedyczne, również posiadają własne systemy regulacji i nadzoru. W skali międzynarodowej nie ma jednolitych wytycznych dotyczących modyfikacji organizmów innych niż ludzkie, poza konwencją o broni biologicznej i chemicznej, której celem jest zapobieganie badaniom nad bronią biologiczną i jej rozwojowi.
Niektóre zastosowania CRISPR u zwierząt ulepszają obecne standardowe praktyki w naukach biomedycznych. Na przykład, niektóre projekty badawcze wymagają linii zwierzęcych, które są specjalnie hodowane dla określonych mutacji. Wykorzystanie CRISPR do generowania tych linii daje mniejszą zmienność genetyczną niż standardowe techniki hodowlane i pomaga badaczom wprowadzać mutacje, które dokładniej reprezentują ludzkie wady genetyczne, które badają 7. Chociaż istnieją stałe kwestie etyczne związane z tą praktyką, takie jak dobrostan zwierząt, wykorzystanie CRISPR do tego celu nie podważa istniejących przepisów dotyczących zwierząt laboratoryjnych.
Inne zastosowania u zwierząt stwarzają jednak nowe problemy etyczne. W szczególności CRISPR mógłby zostać wykorzystany do zastąpienia kosztownych TALEN-ów, ZFN-ów i innych metod modyfikacji genetycznej w celu ulepszenia żywności przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Na przykład, CRISPR można by wykorzystać do zwiększenia masy mięśniowej zwierząt, uczynienia zwierząt hodowlanych mniej podatnymi na choroby, zwiększenia zawartości składników odżywczych lub stworzenia bydła bez rogów, które byłoby łatwiejsze w obsłudze. Grupy badawcze i prywatne firmy biotechnologiczne oceniają obecnie, czy takie zmiany genomu są wykonalne i bezpieczne. Jak dotąd żadne genetycznie zmodyfikowane zwierzę nie zostało zatwierdzone do spożycia przez ludzi; zatwierdzenie genetycznie zmodyfikowanego łososia do spożycia przez ludzi od lat czeka na rozpatrzenie przez FDA. Nie jest jednak jasne, jakie kryteria FDA – lub jakakolwiek inna zaangażowana agencja – stosuje do oceny bezpieczeństwa genetycznie zmodyfikowanych zwierząt przeznaczonych do spożycia przez ludzi. Te procesy regulacyjne muszą być bardziej przejrzyste i odpowiedzialne.
Jest jeszcze jedno, potencjalnie znacznie bardziej niebezpieczne i kontrowersyjne zastosowanie CRISPR, mianowicie do potencjalnego wyeliminowania chorób poprzez eliminację wektorów chorób i gatunków inwazyjnych 8. Dotyczy to badań z komarem Aedes aegypti, który przenosi gorączkę denga, oraz niektórymi podgatunkami komara Anopheles, które przenoszą pasożyta Plasmodium. Naukowcy z ośrodków akademickich i prywatnych firm biotechnologicznych badają tzw. napędy genowe w celu zablokowania przenoszenia choroby poprzez edycję samicy komara, tak aby uczynić ją niezdolną do przenoszenia choroby. Inne mają na celu wywołanie sterylności u samców komarów, aby zapobiec reprodukcji lub ograniczyć długość życia ich potomstwa. Takie metody mogą skutecznie zniszczyć cały gatunek i mogą mieć znaczące konsekwencje dla środowiska.
Dopęd genów jest potężnym narzędziem, które zwiększa prawdopodobieństwo, że edytowana cecha zostanie przekazana potomstwu poprzez reprodukcję płciową. Kiedy genetycznie zmodyfikowane organizmy są wprowadzane do środowiska i kopulują z organizmami typu dzikiego, ich potomstwo ma zazwyczaj 50% szans na odziedziczenie zmodyfikowanych genów (Rys. 1). Wprowadzenie kilku zmodyfikowanych komarów lub zwierząt jest więc mało prawdopodobne, aby miało znaczący wpływ. Jednakże, napęd genowy aktywnie kopiuje mutację dokonaną przez CRISPR na jednym chromosomie do chromosomu partnera i w ten sposób zapewnia, że wszystkie potomstwo i kolejne pokolenia odziedziczą zmodyfikowany genom. Z biegiem pokoleń może to prowadzić do zauważalnego efektu, np. obniżenia wskaźnika przenoszenia gorączki denga lub malarii. Stosowanie napędów genowych stanowi jednak również znacznie większe ryzyko dla środowiska, ponieważ mogą one potencjalnie zdziesiątkować cały gatunek, wyeliminować źródło pożywienia dla innych gatunków lub sprzyjać rozprzestrzenianiu się inwazyjnych szkodników.
Rysunek 1.Napędy genowe mogą być wykorzystywane do zmiany cech w całej populacji
Stosowanie napędów genowych stanowi jednak również znacznie większe ryzyko dla środowiska, ponieważ mogą one potencjalnie zdziesiątkować cały gatunek …
Naukowcy wezwali już do wprowadzenia ścisłych środków bezpieczeństwa biologicznego i przeglądu publicznego, jeśli chodzi o wprowadzanie edytowanych zwierząt i owadów do środowiska 9. Mimo to, wiele pytań pozostaje bez odpowiedzi: Czy można kontrolować efekty pozacelowe CRISPR – nieprzewidziane mutacje prowadzące do niepożądanych fenotypów? Jakie są skutki dla zwierząt lub ludzi, którzy spożywają genetycznie zmodyfikowane owady lub zwierzęta? Czy wymazanie całego gatunku – nawet inwazyjnego lub przenoszącego choroby, jak komary czy kleszcze – naruszy równowagę ekologiczną? Czy edytowane organizmy będą w stanie przetrwać w naturalnym środowisku, a jeśli tak, to jak długo? Odpowiedź na te pytania wymaga znacznie większego nadzoru regulacyjnego niż ten, który obecnie istnieje gdziekolwiek na świecie.
Edycja genomów roślin uprawnych i drzew nie jest nowa, a debaty na temat zalet i wad genetycznie modyfikowanych (GM) roślin toczyły się przez dziesięciolecia w USA i Europie, a ostatnio na całym świecie. Rośliny ważne dla rolnictwa były manipulowane genetycznie, aby uczynić je mniej podatnymi na choroby i szkodniki, bardziej wydajnymi i bardziej odpornymi na zmieniający się klimat. CRISPR różni się od innych metod inżynierii genetycznej w rolnictwie tym, że nie wymaga już wprowadzania obcego DNA do genomu rośliny za pomocą wirusa, plazmidu bakteryjnego lub innego systemu wektorowego. Różni komentatorzy wzywali zatem do zmian w przepisach dotyczących roślin zmodyfikowanych genetycznie, ponieważ organizmy poddane działaniu CRISPR lub TALEN nie byłyby już klasyfikowane jako organizmy transgeniczne sensu stricto.
W USA, skoordynowane ramy pod nadzorem USDA, FDA i EPA zapewnia wytyczne dotyczące rolniczych zastosowań edycji genomu, ale ich przepisy obejmują tylko „szkodniki roślin” – zwierzęta, bakterie, grzyby lub rośliny pasożytnicze, które mogą bezpośrednio lub pośrednio uszkodzić rośliny uprawne lub ich części. To zastrzeżenie wchodzi w proces regulacyjny, gdy części DNA szkodnika są wprowadzane do organizmu gospodarza lub gdy używane są pewne wektory wirusowe. Przepisy dotyczące szkodników roślin regulują również edycje owadów, które są szkodliwe dla upraw, roślin i drzew, podczas gdy zastosowania CRISPR, które nie wykorzystują szkodników lub części szkodników do indukowania edycji genetycznych, nie podlegają obecnym przepisom. Ponieważ przepisy określają wstawianie DNA jako materiał genetyczny z „organizmu dawcy”, nie jest również jasne, czy przepisy obejmują kopie DNA szkodników, które są syntetyzowane w laboratorium.
Bez jasnych wytycznych dotyczących bezpieczeństwa i testowania oraz zaangażowania społeczeństwa i dyskusji, zaufanie społeczeństwa do bezpieczeństwa owadów i zwierząt GM będzie podążać tą samą drogą, co żywność GM
Służba Inspekcji Zdrowia Zwierząt i Roślin (APHIS), ramię USDA, przegląda wnioski o badania nad uprawami GM. APHIS wskazał, że produkty wynikające z CRISPR/Cas, które tylko usuwają gen, w większości przypadków nie byłyby regulowane, ponieważ żaden nowy materiał genetyczny nie jest zintegrowany z genomem biorcy. Substytucje i wstawki genów byłyby analizowane indywidualnie dla każdego przypadku w celu ustalenia, czy wprowadzona cecha jest uważana za szkodnika. W ostatnich latach APHIS zaobserwował wzrost liczby wniosków o przyznanie statusu nieregulacyjnego składanych przez ośrodki akademickie i firmy biotechnologiczne, które prosiły o potwierdzenie, że ich produkty nie podlegają obowiązującym przepisom, a zatem nie wymagają przeglądu pod kątem bezpieczeństwa i skuteczności przez agencje federalne. Obecny trend w kierunku deregulacji będzie promował badania nad różnymi zastosowaniami CRISPR, ale szerokie wdrożenie tych edycji bez egzekwowalnego nadzoru może być szkodliwe dla ekosystemów, różnorodności biologicznej i zdrowia ludzkiego.
W przeciwieństwie do USA, Unia Europejska (UE) ma znacznie bardziej rygorystyczny reżim regulacyjny dla genetycznie modyfikowanych upraw w rolnictwie. Wymaga on obszernej oceny ryzyka przez EFSA, zanim KE podejmie decyzję o przyznaniu lub wstrzymaniu zatwierdzenia do stosowania w UE. Rozporządzenie UE uznaje obecnie wszystkie genetycznie zmodyfikowane uprawy lub zwierzęta za transgeniczne – niezależnie od tego, czy chodzi o wprowadzenie obcego DNA, czy bezpośrednią edycję genomu – i dlatego podlegają one regulacji i ocenie ryzyka. Trwa jednak debata, w której argumentuje się, że rośliny poddane edycji CRISPR lub TALEN bez obcego DNA nie powinny podlegać temu samemu systemowi regulacyjnemu i ocenie ryzyka co transgenicy. Ponieważ UE jest największym rynkiem produktów rolnych na świecie, inne kraje czekają, czy Komisja Europejska zmieni swoją definicję transgeniczności i przepisy, zanim zaczną wprowadzać do obrotu edytowane rośliny uprawne.
Amerykańskie skoordynowane ramy dla regulacji biotechnologii zostały stworzone w celu ułatwienia jednolitego podejścia do regulacji biotechnologii, ale nie są już odpowiednie w erze CRISPR 6. Nawet bardziej rygorystyczny reżim regulacyjny UE nie jest odpowiedni do zajęcia się wszystkimi możliwymi zagrożeniami – w szczególności związanymi z napędem genowym – ponieważ został zaprojektowany do regulowania organizmów transgenicznych. Ponadto, biorąc pod uwagę, że CRISPR jest tani, łatwy w użyciu i nie wymaga skomplikowanego sprzętu ani specjalistycznej wiedzy, stał się on popularną technologią na całym świecie, która w końcu będzie wymagać międzynarodowych standardów testowania genetycznie zmodyfikowanych organizmów, uwalniania ich do środowiska i przypisywania odpowiedzialności za szkody. Przepisy powinny określać jasne wymagania dotyczące testowania bezpieczeństwa i skuteczności edytowanych organizmów w starannie kontrolowanych środowiskach lub zamkniętych środowiskach, które symulują ich naturalne środowiska 8. W szczególności napędy genowe powinny być zatwierdzane tylko wtedy, gdy bezpieczeństwo i skuteczność pożądanych zmian zostały rygorystycznie przetestowane. Wreszcie, edytowane organizmy powinny być uwalniane w typowych środowiskach, czy to w gospodarstwie rolnym czy w dzikim siedlisku, tylko po konsultacji publicznej i odpowiedniej zgodzie potencjalnie dotkniętych populacji.
Regulacje powinny również wymagać opracowania metod powstrzymywania skutków działania edytowanych owadów lub zwierząt, jeśli okażą się one szkodliwe dla innych organizmów, środowiska lub ludzi. Takie napędy odwracające, uodparniające i tłumiące neutralizowałyby skutki już uwolnionych napędów genowych poprzez wprowadzanie nowych genów do populacji w celu przeciwdziałania niepożądanym skutkom poprzednich generacji 9. Te mechanizmy bezpieczeństwa są jednak ograniczone przez te same fakty, które ograniczają wszystkie napędy genowe. Ponieważ gatunek musi rozmnażać się przez wiele pokoleń, aby pożądana cecha mogła się rozprzestrzeniać, negatywny wpływ na środowisko wywołany przez pierwotną populację napędzaną genami nie może być natychmiast zatrzymany przez przeciwny napęd genowy. Ponadto, nie można zapobiec naturalnym mutacjom w środowisku naturalnym i mogą one wyeliminować zaprojektowaną cechę – czy to oryginalną edycję napędu genowego, czy przeciwną edycję – zawsze po wprowadzeniu.
Jednym z podejść do rozwiązania tego problemu byłyby tak zwane geny terminatory lub geny samoograniczające, które ograniczają długość życia edytowanych organizmów lub sprawiają, że zmodyfikowane organizmy są bardziej kruche lub łatwe do zabicia. Ponadto, edytowane owady i zwierzęta powinny być znakowane, aby można było przypisać im odpowiedzialność za szkody. Umożliwiłoby to również naukowcom lepsze śledzenie przepływu edytowanych genów przez populację owadów lub zwierząt.
Nie są to tylko teoretyczne scenariusze. Prywatna firma biotechnologiczna rozwija na Florydzie komary genetycznie modyfikowane w celu obniżenia zachorowalności na gorączkę denga poprzez ograniczenie populacji komarów A. aegypti. Do chwili obecnej FDA nie zatwierdziła próby; przegląd środowiskowy i okres komentarzy publicznych są w toku. Niektórzy mieszkańcy Florydy zdecydowanie sprzeciwiają się uwolnieniu komarów GE, powołując się na bezpieczeństwo ludzi i obawy związane z ochroną środowiska. Mają oni rację, ponieważ organizmy zmodyfikowane genetycznie nie zawsze będą poruszać się i zachowywać w przewidywalny sposób; na przykład komary zmodyfikowane genetycznie, nawet jeśli zostaną wypuszczone na odizolowanej wyspie, mogą znaleźć się wiele mil stąd i wywołać nieoczekiwane skutki dla środowiska, takie jak krzyżowanie się z gatunkami pokrewnymi. Bez jasnych wytycznych dotyczących bezpieczeństwa i testowania, a także zaangażowania społeczeństwa i dyskusji, zaufanie opinii publicznej do bezpieczeństwa genetycznie zmodyfikowanych owadów i zwierząt podąży tą samą drogą, co genetycznie zmodyfikowana żywność.
Nie jest nierozsądne sądzić, że w niewłaściwych rękach CRISPR mógłby zostać wykorzystany do uczynienia niebezpiecznych patogenów jeszcze silniejszymi
CRISPR jest obecnie stosowany w wielu laboratoriach akademickich i przemysłowych na całym świecie. Dlatego konieczne są międzynarodowe traktaty i polityki regulujące uwalnianie organizmów zmodyfikowanych genetycznie do środowiska. Wytyczne WHO dotyczące testowania genetycznie zmodyfikowanych komarów” sugerują na przykład aktualizację 10 Protokołu Kartageńskiego o Bezpieczeństwie Biologicznym. Artykuł 17 Protokołu zobowiązuje strony do powiadamiania Międzynarodowego Systemu Wymiany Informacji o Bezpieczeństwie Biologicznym oraz kraje dotknięte skutkami uwolnień, które mogą prowadzić do przemieszczania się zmodyfikowanych organizmów mających negatywny wpływ na różnorodność biologiczną lub zdrowie ludzkie. Dokument nie precyzuje jednak, kto będzie egzekwował postanowienia traktatu, jakie wcześniejsze badania powinny być przeprowadzone, jakie powinny być limity żywotności organizmów, jakie metody powinny być stosowane do oceny skutków, ani jak oszacować szkody lub złagodzić krzywdy. Skuteczność traktatu jest dodatkowo ograniczona przez dobrowolne uczestnictwo. Niektórzy znaczący gracze w dziedzinie inżynierii genetycznej, w tym USA i Korea Południowa, nie są stronami Protokołu z Kartageny.
CRISPR jest również niezwykle potężnym narzędziem dla biologii syntetycznej do generowania mikroorganizmów do szerokiego zakresu zastosowań, od produkcji farmaceutyków, biopaliw lub chemikaliów po remediację zanieczyszczeń lub diagnostykę i leczenie chorób. Edycja genów pozwala biologom syntetycznym na projektowanie i edytowanie całych genomów bakterii i wirusów o nowych właściwościach, ale budzi te same obawy dotyczące przypadkowego lub celowego uwolnienia mikroorganizmów zmodyfikowanych genetycznie do środowiska.
W USA regulacja mikroorganizmów zmodyfikowanych genetycznie leży w gestii różnych agencji: FDA, EPA i Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH), ale brakuje im wystarczającej kontroli i możliwości monitorowania. NIH posiada wytyczne dotyczące stosowania technologii rekombinowanego DNA, do których należy CRISPR, wymagające procedur powiadamiania i hermetyzacji w oparciu o patogenność, zjadliwość, zdolność do przenoszenia i stabilność środowiskową organizmu. Jednak badania niefinansowane przez NIH nie podlegają tym wytycznym. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) wymaga zgłaszania nowej produkcji chemicznej, co obejmuje niektóre komercyjne zastosowania biologii syntetycznej, ale agencja opiera się na dobrowolnych raportach, nie przeprowadza proaktywnych audytów i nie monitoruje działań na mniejszą skalę. FDA wymaga, aby leki i środki biologiczne były sprawdzone pod względem bezpieczeństwa i skuteczności przed wprowadzeniem na rynek, co obejmuje terapie dla ludzi oparte na biologii syntetycznej, ale nie wymaga konkretnych metod hermetyzacji w celu zapobieżenia przypadkowemu uwolnieniu lub kontroli projektowych, takich jak geny terminatora. Jedynie wytyczne NIH zostały opracowane specjalnie w celu zajęcia się genetycznie zmodyfikowanymi mikroorganizmami, jednak jest to również agencja o najmniejszych uprawnieniach regulacyjnych. Ponieważ CRISPR staje się podstawową metodą inżynierii genetycznej, dobrze by było, gdyby agencje te wymagały od badaczy zademonstrowania wystarczających mechanizmów kontrolnych jako warunku użycia systemu edycji CRISPR.
Jest jeszcze jeden aspekt genetycznej edycji mikroorganizmów, który należy rozważyć, ponieważ CRISPR można również wykorzystać do syntezy i manipulacji patogenami, w tym ospą, wirusem grypy hiszpanki, wirusem ptasiej grypy H5N1 i SARS. Nie jest nierozsądne myślenie, że w niewłaściwych rękach CRISPR mógłby zostać użyty do uczynienia niebezpiecznych patogenów jeszcze silniejszymi.
Zapewnienie, że CRISPR/Cas nie będzie reklamowany jako panaceum na wszystkie choroby genetyczne, jest kluczowe dla właściwego stosowania i rozpowszechniania tej technologii
Używanie technologii w celu zwiększenia patogeniczności bakteryjnych lub wirusowych czynników chorobotwórczych wchodzi w zakres Konwencji o zakazie broni biologicznej i toksycznej (BWC), międzynarodowego traktatu mającego na celu zapobieganie tworzeniu i przechowywaniu broni biologicznej. BWC obejmuje jednak podmioty państwowe – przynajmniej te, które ją podpisały – ale nie została opracowana z myślą o przedsiębiorstwach prywatnych lub osobach fizycznych. Co więcej, w miarę jak narzędzia potrzebne do projektowania i manipulowania organizmami patogennymi oraz dokładne sekwencje genetyczne i instrukcje do tego celu stają się coraz łatwiej dostępne, skuteczność BWC w zapobieganiu niewłaściwemu wykorzystaniu narzędzi biologicznych i wiedzy biologicznej jest coraz bardziej ograniczona.
Jednym ze sposobów osiągnięcia pewnej kontroli byłoby uregulowanie narzędzi biologii syntetycznej, zwłaszcza syntezy DNA. Wiele firm oferujących startery DNA, molekuły, a nawet syntezę całego genomu już monitoruje zamówienia na określone sekwencje z organizmów patogennych. Chociaż jest to ważne posunięcie ze strony przemysłu, mające na celu zapobieganie nadużyciom, nie obejmuje ono wszystkich przedsiębiorstw; co więcej, coraz większa liczba przedsiębiorstw rozszerza swoją bazę klientów poza środowiska akademickie i przemysł na osoby prywatne. Jedną z możliwości rozwiązania tego problemu jest pójście dalej w dobrowolnym zobowiązaniu branży i stworzenie międzynarodowej izby rozrachunkowej, w której producenci i sprzedawcy sekwencji genetycznych musieliby się zarejestrować. Wymagałoby to od wszystkich zarejestrowanych firm monitorowania zamówień i upewnienia się, że osoby zamawiające materiał biologiczny, który mógłby zostać niewłaściwie wykorzystany, mają odpowiednie referencje, pomieszczenia do przechowywania i przeszkolenie.
Większość dyskusji na temat zagrożeń związanych z technologią CRISPR skupiła się na wykorzystaniu jej do edycji ludzkiej linii zarodkowej. Jednak CRISPR ma wiele potencjalnych zastosowań terapeutycznych wykraczających poza to konkretne zastosowanie, począwszy od immunoterapii nowotworów, poprzez leczenie chorób zakaźnych, aż po tworzenie modeli chorób z wykorzystaniem komórek macierzystych. Zastosowania te polegają na genetycznej edycji ludzkich komórek somatycznych, a zatem wprowadzone zmiany nie są dziedziczne. W immunoterapii nowotworów, obecne badania koncentrują się na adoptywnych terapiach komórkowych, w których komórki T są pobierane od pacjentów, modyfikowane ex vivo w celu zwiększenia ich potencjału do niszczenia komórek nowotworowych, zwiększane w liczbie i ponownie podawane pacjentom. Jednym ze szczególnie obiecujących podejść są chimeryczne komórki T z receptorem antygenowym (CAR-T), które zostały zaprojektowane w taki sposób, aby na ich powierzchni znajdowały się receptory o specyficzności przeciwciał monoklonalnych. Terapeutyki CAR-T okazały się szczególnie skuteczne w badaniach nad ostrą białaczką limfoblastyczną zarówno u dorosłych, jak i u dzieci. W miarę jak naukowcy pracują nad wyjaśnieniem mechanizmu, dzięki któremu te terapie osiągają silną odpowiedź, aby zoptymalizować te komórki do przetrwania i pełnienia funkcji efektorowych in vivo, CRISPR staje się atrakcyjną opcją edycji właściwości komórek CAR-T. Inne terapeutyczne zastosowanie CRISPR może pomóc w leczeniu utajonych zakażeń wirusem HIV lub wirusami opryszczki poprzez namierzanie i „wycinanie” wirusowego DNA w zakażonych komórkach ludzkich.
W związku z szybkim zastosowaniem CRISPR/Cas w badaniach klinicznych, ważne jest, aby rozważyć etyczne implikacje takich postępów. Istotne kwestie obejmują dostępność i koszt, potrzebę kontrolowanych badań klinicznych z odpowiednim przeglądem oraz politykę współczującego stosowania. Wiele terapii opartych na komórkach wiąże się ze znacznymi kosztami, szczególnie immunoterapie specyficzne dla danego pacjenta oraz terapie z wykorzystaniem komórek macierzystych. Dodanie do tego zindywidualizowanej edycji genów spowoduje dalszy wzrost cen takich terapii poza zasięgiem osób dysponujących przeciętnymi środkami i ubezpieczeniem, nie mówiąc już o tych, którzy są nieubezpieczeni, pozbawieni środków do życia lub polegają na państwowej służbie zdrowia, która decyduje o tym, co ma być dostępne dla pacjentów. Wiąże się to również z kwestią edukacji pacjentów w celu zapewnienia świadomej zgody na badania naukowe i zastosowania kliniczne. CRISPR/Cas może być koncepcją trudną do wyjaśnienia, zwłaszcza jeśli chodzi o jej subtelności i potencjał do edycji genomu poza celem.
As excitement over CRISPR grows, so will demand from patients. Równoważenie próśb pacjentów pragnących nowych metod leczenia z potrzebą rygorystycznych badań klinicznych już teraz stanowi wyzwanie dla organów regulacyjnych i nie stanie się łatwiejsze wraz z pojawieniem się CRISPR. Amerykańskie, europejskie i korporacyjne polityki dostarczają pewnych wskazówek na temat tego, kiedy i w jaki sposób zezwolić na współczucie lub rozszerzony dostęp do eksperymentalnych metod leczenia, ale może się okazać, że będą one musiały zostać dostosowane do kwestii edycji genów. Ponadto, jak widzieliśmy w przypadku terapii komórkami macierzystymi, zawsze znajdą się osoby skłonne do propagowania dezinformacji lub wyolbrzymiania w celu wyciągnięcia korzyści od zdesperowanych pacjentów i ich rodzin. Zapewnienie, że CRISPR/Cas nie będzie reklamowany jako panaceum na wszystkie choroby genetyczne jest kluczowe dla właściwego zastosowania i rozpowszechnienia tej technologii.
Istnieją szczególne wyzwania regulacyjne i kwestie etyczne związane z różnymi zastosowaniami technologii CRISPR do edycji zarówno somatycznych, jak i zarodkowych komórek ludzkich. O wiele bardziej niepokojące jest jednak pojawiające się zastosowanie CRISPR do organizmów innych niż ludzkie. Zdolność do projektowania organizmów pierwszej generacji o pożądanych cechach może zachęcać do rozwoju bez wystarczających mechanizmów zabezpieczających lub prowadzić do przedwczesnego uwolnienia tych organizmów do środowiska i utraty kontroli nad ich rozprzestrzenianiem się. Ponadto CRISPR mógłby zostać wykorzystany do nikczemnych celów, takich jak bioterroryzm lub działania biologiczne. Łatwość i skuteczność CRISPR budzi obawy, że każdy, kto dysponuje odpowiednim sprzętem, może w prymitywnym laboratorium stworzyć odpornego na szczepionkę wirusa grypy lub gatunek inwazyjny. Podczas gdy nowa technologia wywołała ważną debatę na temat tego, czy należy kontynuować prace nad inżynierią linii zarodkowej człowieka, ryzyko związane z opisanymi tu zastosowaniami powinno służyć jako wezwanie do dyskusji na temat krajowych i międzynarodowych regulacji i wytycznych dotyczących stosowania CRISPR.