Ֆրանսիացի մանրէաբան, կենսաքիմիկոս, Նոբելյան մրցանակակիր Էմանուել Շարպանտիեն (Emmanuelle Charpentier) Հայաստանում տեղի ունեցած գիտության եւ արվեստի «Սթարմուս» 6-րդ միջազգային փառատոնի հյուրերից էր։ Կարեն Դեմիրճյանի անվան մարզահամերգային համալիրում նա հանդես եկավ դասախոսությամբ։

Ֆրանսիացի մանրէաբանն ու ամերիկացի գիտնական Ջենիֆեր Դուդնան (Jennifer Doudna) 2020 թ․ Նոբելյան մրցանակ են ստացել քիմիայի բնագավառում։ Մրցանակը տրվել է «գենոմի խմբագրման զարգացման համար»։ Հենց այս մեթոդի մասին էլ ֆրանսիացի գիտնականը պատմեց «Սթարմուսի» ունկնդիրներին։

«Ինձ համար պատիվ է լինել այստեղ, եւ շատ հաճելի է նորից տեսնել մարդկանց Հայաստանից, որոնք հետաքրքրված են գիտությամբ, ինչպես նաեւ ռոք երաժշտությամբ։ Ինձ համար տարօրինակ է բեմի վրա լինել շատ երկար դադարից հետո, քանի որ վերջին տարիներին քիչ են կազմակերպվել նման առիթներ»,- նշեց ֆրանսիացի գիտնականը։

Նա խոսեց վիրուսներից եւ բակտերիաներից՝ նշելով, որ դրանց տեսակները շատանում են, եւ ամեն անգամ մարդիկ առնչվում են նոր վիրուսների ու բակտերիաների, ինչը հաճելի երեւույթ չէ։

Շարպանտիեն փորձեց գիտահանրամատչելի բացատրել իրենց հայտնագործության էությունը։

Ի՞նչ է CRISPR-ը

Մանրէները (միկրոբները), ըստ գիտնականի, թեեւ ուղեղ չունեն, բայց շատ խելացի են եւ գտնում են ճանապարհներ իրենց ուզածին հասնելու համար։ Մանրէն կարող է վարակել ոչ միայն մարդուն ու կենդանուն, այլեւ մեկ այլ մանրէի։ Մանրէներ են թե՛ բակտերիաները, թե՛ վիրուսները։ Վերջիններս, ի դեպ, ամենափոքր մանրէներն են։

Եվ ահա բակտերիաներն էլ ունեն իրենց վիրուսները (բակտերիոֆագեր), որոնք վարակում եւ սպանում են բակտերիաներին։ Վիրուսներից պաշտպանվելու համար ժամանակի ընթացքում բակտերիաները ձեւավորում են «իմունային համակարգ» եւ բազմաթիվ պաշտպանիչ մեխանիզմներ։ Բանն այն է, որ բակտերիաները պետք է մշտապես հետ մղեն վիրուսների՝ իրենց բնական թշնամիների հարձակումները: Դրա համար նրանք արտադրում են հատուկ ֆերմենտներ։

Ամեն անգամ, երբ բակտերիային հաջողվում է սպանել վիրուսին, նա կտրում է վիրուսի գենետիկական նյութի մնացորդները եւ պահում դրանք CRISPR հաջորդականությունների ներսում։ Այս տեղեկությունն այնուհետեւ օգտագործվում է նոր վիրուսի հարձակման դեպքում: Հարձակման ժամանակ բակտերիան արտադրում է Cas9 սպիտակուցներ, որոնք կրում են վիրուսի գենետիկական նյութի մի հատված: Եթե ​​այդ հատվածը եւ գրոհող վիրուսի ԴՆԹ-ն համընկնում են, Cas9-ը կտրում է վերջինիս գենետիկական նյութը եւ չեզոքացնում սպառնալիքը, ինչի համար էլ CRISPR-Cas9-ը հայտնի է որպես «գենետիկական մկրատ»։

Որոշ ժամանակ այս հայտնագործությունը հետաքրքրում էր միայն մանրէաբաններին: Սակայն ամեն ինչ փոխվեց 2011 թվականին, երբ կենսաբաններ Ջենիֆեր Դուդնան եւ Էմանուել Շարպանտիեն որոշեցին ավելի ճշգրիտ ուսումնասիրել CRISPR-ի մեխանիզմը։

CRISPR-ի պատմությունը սկսվել է 1987 թվականին, երբ աղիքային ցուպիկը (բակտերիայի տեսակ է) ուսումնասիրող ճապոնացի գիտնականները նրա ԴՆԹ-ում հայտնաբերեցին անսովոր կրկնվող հաջորդականություններ: Դրանց կենսաբանական նշանակությունը հնարավոր չեղավ պարզել, բայց շուտով նմանատիպ հատվածներ հայտնաբերվեցին այլ բակտերիաների եւ արքեաների (միաբջիջ կենդանի օրգանիզմներ) գենոմներում։ Հերթականությունները կոչվում են CRISPR - Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats: Նրանց գործառույթը մնաց առեղծված մինչեւ 2007 թ․, երբ Streptococcus մանրէի մասնագետները, որն օգտագործվում է ֆերմենտացված կաթնամթերք պատրաստելու համար, պարզեցին, որ այդ բեկորները մանրէների իմունային համակարգի մի մասն են:

Այսպիսով, առաջացավ հիմնական գաղափարը, որ CRISPR-ը բակտերիաների իմունային հիշողությունն է, որը պահպանում է տեղեկատվություն այն վիրուսների մասին, որոնցով հիվանդացել է։

Երբ Էմանուել Շարպանտիեն եւ Ջենիֆեր Դուդնան հանդիպեցին Կոստա Ռիկայում կայացած կոնֆերանսի ժամանակ, CRISPR-ն արդեն հայտնի էր։ Նրանք հանդես եկան համարձակ գաղափարով՝ հարմարեցնել այս համակարգը ցանկացած ԴՆԹ կտրելու համար: Նրանք միացյալ ուժերով 2012 թ․ իրենց աշխատանքի արդյունքները հրապարակեցին «Science» հայտնի ամսագրում։ Այս աշխատանքի համար նրանք քիմիայի ոլորտում Նոբելյան մրցանակ ստացան 8 տարի անց՝ 2020 թվականին։

Ի՞նչ են բացահայտել նոբելյան մրցանակակիրները

Երկու կին գիտնականները պարզել են, որ Cas9 սպիտակուցին կարելի է խաբել՝ նրան արհեստականերոն տալով այնպիսի ՌՆԹ, որոնք առկա են վիրուսներում: Այսինքն՝ վիրուսին մինչ այդ չհանդիպած, բայց գիտական միջամտության արդյունքում դրա ՌՆԹ-ն արդեն իսկ կրող սպիտակուցը վիրուսին հանդիպելիս կսկսի մանրացնել դրա ԴՆԹ-ն։ Նույնը վերաբերում է ոչ միայն վիրուսին, այլեւ ցանկացած այլ օրգանիզիմի՝ բույսի, կենդանու եւ այլն։

Դուդնան եւ Շարպանտիեն 2012 թ․ իրենց աշխատության մեջ նշել են, որ այս մեխանիզմը կարող է օգտագործվել ցանկացած գենոմում անհրաժեշտ հատվածը կտրելու համար: Այսպիսով, ապացուցվեց, որ CRISPR-Cas9-ը կարող է օգտագործվել ԴՆԹ-ի խմբագրման համար:

CRISPR-Cas9 տեխնոլոգիան, որը մշակվեց 10 տարի առաջ, շատ մեծ տարածում գտավ կենսաբանների եւ մանրէաբանների շրջանում։

«Ես կուզենայի նաեւ նշել, որ այս ամենը միայն հնարավոր էր վերջին 40-50 տարիների հետազոտությունների շնորհիվ։ Պարզ է, որ գիտական, մասնավորապես՝ կենսաբանական աշխարհը, կյանքը երկարացնելու եւ որակը բարելավելու միշտ նոր եւ արդյունավետ մեթոդներ է փնտրում։ Եվ այդ տեխնոլոգիաների ստեղծումն ամենահեշտը չեն։ CRISPR-Cas9-ի լավ կողմն այն է, որ բազմաթիվ գիտնականներ սկսեցին աշխատել դրա վրա եւ բարելավել այն։ Եվ այժմ ունենք ավելի բարելավված մեթոդ, քան 10 տարի առաջ էր,- ասում է ֆրանսիացի գիտնականը՝ շարունակելով,- այս տեխնոլոգիան մեզ այնքանով է օգնում, որ կարողանանում ենք ավելի լայն հետազոտություններ անել մեծ թվով թիրախային խմբերի վրա, եւ դա մեզ կօգնի գտնել տարբեր հիվանդությունների նոր մոդելներ, տարբեր գետենտիկական փոփոխությումներ։ Դա նաեւ շատ կարեւոր է սննդի բնագավառում, քանի որ այս տեխնոլոգիան հնարավորություն է տալիս փոփոխել գենը տարբեր բույսերի մեջ»։

Ըստ Էմանուել Շարպանտիեի՝ այս թեման միշտ կլինի արդիական, քանի որ քովիդից հետո բոլորը հասկանում են, որ չնչին մանրէն կարող է գլոբալ ազդեցություն ունենալ, եւ թե ինչ կարող է անել փոքրիկ վիրուսը։ «Իհարկե, հաճելի չէ փակված լինել լաբորատորիաներում եւ ունենալ շատ ձախողումներ, բայց վերջիվերջո հասնում եք ձեր անձնական հաղթանակներին ու հասկանում, թե դա ինչքան կարեւոր կլինի հետագա հետազոտությունների համար»,- նկատում է Շարպանտիեն։

CRISPR-ը գերազանցում է մինչ այժմ հայտնի բոլոր տեխնոլոգիաները

Գիտնականները արագ հասկացան CRISPR-ի հսկայական ներուժը: Եթե ​​2011 թ․ նրա մասին ընդամենը 100 աշխատանք է տպագրվել, ապա հիմա այդ թիվն անցել է 14000-ը։ CRISPR-ը վերջին տարիների ամենահեռանկարային տեխնոլոգիաներից է, եւ նրա դերը միայն կաճի առաջիկա տարիներին: Գենետիկական մոդիֆիկացիայի գաղափարը նոր չէ, սակայն CRISPR-ը գերազանցում է մինչ այժմ հայտնի բոլոր տեխնոլոգիաները՝ շնորհիվ իր հասանելիության եւ ճշգրտության: Տեխնոլոգիան թույլ է տալիս ուղղումներ կատարել ընդամենը մի քանի օրվա, ոչ թե շաբաթների կամ ամիսների ընթացքում: Նախկինում մարդկությունը չի ունեցել գենային մանիպուլյացիայի այսքան ճշգրիտ գործիք:

CRISPR-ը մշակաբույսերը դարձնում է ավելի սննդարար, ավելի համեղ եւ ավելի դիմացկուն ջերմության եւ սթրեսի նկատմամբ: Տեխնոլոգիան կարող է օգտագործվել նաեւ ընտանի կենդանիների, օրինակ՝ կովերի գենոմը խմբագրելու համար։ Գիտնականները մտադիր են CRISPR-ի միջոցով վերացնել մարդու գենոմի մուտացիաները, որոնք պատասխանատու են մի շարք հիվանդությունների համար, ինչպիսին է մանգաղաբջջային անեմիան:

Լուսանկարները՝ Նարեկ Ալեքանյանի