Գենոմի խմբագրման ոլորտի գիտական նվաճումներ, մարտահրավերներ, բժշկական կիրառության էթիկական հարցեր. այս և այլ թեմաների շուրջ CRISPR-2025 միջազգային համաժողովն այս տարվա հոկտեմբերի 5-10-ը կհամախմբի հայ և օտարազգի գիտնականների, բժիշկների, ինչպես նաև տեխնոլոգիական համայնքի ներկայացուցիչների։

CRISPR համաժողովն առաջին անգամ անցկացվել է 2018-ին, ապա՝ 2023-ին Նովոսիբիրսկում (Ռուսաստան)։ Այս տարի այն առաջին անգամ կանցկացվի Հայաստանում։ Կազմակերպիչներն են Հայ-ռուսական համալսարանը, Հայաստանի Գիտությունների ազգային ակադեմիայի (ԳԱԱ) Մոլեկուլային կենսաբանության ինստիտուտը, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի սիբիրյան մասնաճյուղի Բջջաբանության և գենետիկայի ինստիտուտը  և Սուրգուտի պետական ​​համալսարանը։

CRISPR-Cas տեխնոլոգիաներն ու դրանց բժշկական կիրառությունը

Համաժողովի կազմակերպիչներից կենսաբանական գիտությունների դոկտոր, պրոֆեսոր Սուրեն Զաքյանը, որը ղեկավարում է Նովոսիբիրսկի Բջջաբանության և գենետիկայի ինստիտուտի Զարգացման էպիգենետիկայի լաբորատորիան, նշում է՝ վերջին 25 տարիներին մոլեկուլային կենսաբանության ոլորտում տեղի են ունեցել հեղափոխական իրադարձություններ, որոնց թվում՝ CRISPR-Cas տեխնոլոգիաների զարգացումը։

CRISPR-Cas տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տալիս գիտնականներին գենոմի խմբագրում իրականացնել՝ փոխել օրգանիզմի ԴՆԹ-ն¹ և գենոմի որոշ հատվածներում գենետիկական նյութ ավելացնել, հեռացնել կամ փոփոխել։ 

Գենոմի խմբագրման տեխնոլոգիաներից առավել հայտնի է CRISPR-Cas9-ը, որը վերցված է բակտերիաների իմունային պաշտպանական համակարգից։ Երբ բակտերիաները վարակվում են որևէ վիրուսով, դրանք վերցնում են վիրուսի ԴՆԹ-ի փոքր հատվածներ և դրանք ներմուծում իրենց ԴՆԹ-ի մեջ՝ որոշակի օրինաչափությամբ ստեղծելով հատվածներ, որոնք հայտնի են որպես CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats՝ կանոնավոր դասավորված կարճ պալինդրոմային կրկնություններ)։ Այս կրկնող հատվածներն օգնում են բակտերիաներին «հիշել» վիրուսը։ Հենց վիրուսը նորից է փորձում վարակել բակտերիաներին, վերջիններս ճանաչում են այն և Cas9 սպիտակուցի օգնությամբ դրա ԴՆԹ-ի որոշակի հատված «կտրում» են՝ փոփոխելով այնպես, որ վիրուսն անվնաս դառնա։ 

CRISPR/Cas9 տեխնոլոգիան բացահայտել են գիտնականներ Էմանուել Շարպենտիեն և Ջենիֆեր Դուդնան բակտերիաներից մեկի իմունային համակարգն ուսումնասիրելիս։ Այս տեխնոլոգիայի բացահայտման համար նրանք արժանացել են Նոբելյան մրցանակի։

Պրոֆեսոր Զաքյանը նշում է՝ նեյրոդեգեներատիվ և սրտանոթային բազմաթիվ հիվանդությունների դեմ հայտնի դեղերը ոչ թե մոլեկուլային մակարդակում անմիջապես ազդում են հիվանդության պատճառ հանդիսացող թիրախների վրա՝ բուժելով դրանք, այլ վերացնում կամ մեղմում են ախտանիշները։ CRISPR-Cas տեխնոլոգիաները պրոֆեսորը համեմատում է վիրաբուժական դանակների հետ․ ինչպես վիրաբույժն է վիրահատական դանակով հեռացնում, օրինակ, կույր աղիքի բորբոքված ելուստը՝ բուժելով հիվանդին, այնպես էլ այս «մոլեկուլային մկրատն» է օգնում հեռացնել կամ փոխարինել հիվանդությունների պատճառ հանդիսացող գեները։

Հենց գենոմի խմբագրման տեխնոլոգիաների զարգացմանը, բժշկական կիրառությանն ու  գենետիկական հիվանդությունների բուժմանն է նվիրված CRISPR համաժողովը, որն անցկացվելու է արդեն երրորդ անգամ։

Պրոֆեսոր Զաքյանը նշում է՝ կարևոր է այս հարթակն օգտագործել ոչ միայն կարծիքների, գիտական արդյունքների փոխանակման ու քննարկումների, այլ նաև ուսանողներին ներգրավելու, ոլորտին ծանոթացնելու, նրանց հարցերին պատասխանելու համար։ 

«Հույս ունեմ՝ մենք կկարողանանք ներգրավել շատ երիտասարդների՝ Երևանի պետական բժշկական համալսարանից, տարբեր բուհերի կենսաբանական ֆակուլտետներից։ Պատկերացրեք, որ մի սեղանի շուրջ կլինեն և՛ ակադեմիկոսներ, և՛ ճանաչված գիտնականներ, և՛ լաբորանտներ, և՛ ուսանողներ»,- ասում է նա։

Գիտությունների ազգային ակադեմիայի Բնական գիտությունների բաժանմունքի ակադեմիկոս-քարտուղար, Երևանի պետական համալսարանի (ԵՊՀ) կենսաբանության ֆակուլտետի՝ Գենետիկայի և բջջաբանության ամբիոնի վարիչ, կենսաբանական գիտություննեի դոկտոր, պրոֆեսոր Ռուբեն Հարությունյանը, որը համաժողովի կազմակերպիչներից մեկն է, նշում է՝ իր համար ևս ամենակարևորն այն է, որ կարողանան ներգրավել տաղանդավոր երիտասարդների, որոնք կծանոթանան մոլեկուլային կենսաբանության, գենետիկայի նվաճումներին ու կիրառության հեռանկարներին։ 

Գենետիկական հիվանդություններին վերաբերող հետազոտությունները Հայաստանում 

Խոսելով Հայաստանում գենետիկական հիվանդությունների և դրանց բուժման ուղղությամբ հետազոտությունների և դրանց հեռանկարներից՝ Հայ-ռուսական համալսարանի Կենսաբժշկության և դեղագիտություն ինստիտուտի տնօրեն, Մոլեկուլային կենսաբանության ինստիտուտի (ՄԿԻ) տնօրեն, կենսաբանական գիտությունների դոկտոր, համաժողովի համակազմակերպիչ Արսեն Առաքելյանը նշում է՝ իրենց ինստիտուտներում այս ոլորտի հիմնական ուղղությունը գենոմային տեղեկությունների վերծանումն է։ 

Արսեն Առաքելյանի խոսքով ՄԿԻ-ում կենսաինֆորմատիկական գործիքների կիրառմամբ բացահայտում են գեների տարբերակներ,² որոնք նպաստում այս կամ այն հիվանդության առաջացմանը։ Այս պահին ՄԿԻ-ն Հայաստանի ողջ պոպուլյացիայի մակարդակով հավաքագրում է ԴՆԹ շղթայում գեներ կոդավորող բոլոր հատվածների մասին ինֆորմացիա՝ հասկանալու համար, թե տարբեր գեների տարբերակներն ինչպես են բաշխված մեր երկրի բնակչության շրջանում։

Գիտնականը նշում է՝ ՄԿԻ-ում գենետիկական հիվանդությունների հետազոտությանը միտված մյուս կարևոր ուղղությունը միջերկրածովյան ընտանեկան տենդի (այսպես կոչված՝ «երևանյան հիվանդություն») ուղղությամբ հետազոտություններն են։ Ինստիտուտն արդեն հասցրել է նորագույն տեխնոլոգիայի հիման վրա այս հիվանդության գենետիկական ախտորոշիչ թեստ մշակել և այն արտոնագրել։ Անցած տարի էլ ՄԿԻ-ն չինացի գիտնականների հետ համագործակցություն է սկսել, որի շրջանակում, բացի  միջերկրածովյան ընտանեկան տենդի ախտորոշումից և բուժումից, նաև քաղցկեղի դեմ բջջային թերապիայի ուղղությամբ հետազոտական ծրագրեր է իրականացնում։

Գենետիկական հիվանդությունների բուժման ուղղությամբ հետազոտությունների շրջանակում ՄԿԻ-ին համագործակցում է նաև պրոֆեսոր Սուրեն Զաքյանի ղեկավարած լաբորատորիայի հետ՝ իրականացնելով նրանց հետազոտություններին վերաբերող կենսաբանական տվյալների կենսաինֆորմատիկական վերլուծությունը։ 

Միաժամանակ, Հայ-ռուսական համալսարանի հետ ինստիտուտն իրականացնում է  գենոմային խմբագրման կիրառությունների հիման վրա հիվանդությունների մոդելների ստեղծում։ Այս հետազոտություններն իրականացվում են բջիջների մակարդակում։ Երբ գիտնականները կասկածում են, որ որևէ գենի այս կամ այն տարբերակը կարող է ինչ-որ հիվանդության պատճառ դառնալ, բջիջների այդ գենում փոփոխություն են կատարում՝ ստանալով գենի նշված տարբերակը, ապա հետևում, թե ինչպես է  փոխվում բջջի ֆունկցիոնալ վիճակը, և արդյո՞ք փոփոխությունները բնորոշ են տվյալ հիվանդությանը։ Այս հետազոտություններն օգնում են մոդելավորել հիվանդությունները` բացահայտելով դրանց առաջացմանը պոտենցիալ նպաստող գեների տարբերակներ։

ԵՊՀ Գենետիկայի և բջջաբանության ամբիոնի վարիչ Ռուբեն Հարությունյանը նշում է՝ Ընդհանուր և մոլեկուլային գենետիկայի լաբորատորիայում իրենք ևս իրականացնում են գենետիկական հիվանդություններին վերաբերող հետազոտություններ, որոնց շրջանակում բջջային մակարդակում գենոմի խմբագրման մեթոդներ են կիրառում։ Այս հետազոտությունների շրջանակում համագործակցում են ՄԿԻ-ի հետ։

Հայ-ռուսական համալսարանի Կենսաինժեներիայի և կենսաինֆորմատիկայի ամբիոնի վարիչ, Գենոմի խմբագրման և երրորդ սերնդի սեքվենավորման կենտրոնի ղեկավար և ՄԿԻ ավագ գիտաշխատող, կենսաբանական գիտությունների թեկնածու Ռոքսանա Զախարյանը պատմում է՝ 2021-ին Հայ-ռուսական համալսարանում ստեղծվեց նորարարական կենտրոն։ Կենտրոնի ստեղծման նպատակն էր համալսարանում ունենալ գիտաուսումնական կառույց, որը ուսանողներին հնարավորություն կտա, գենոմի խմբագրման տեխնոլոգիաների մասին տեսական գիտելիքներից բացի, ձեռք բերել նաև գործնական գիտելիքներ և հմտություններ։ 

Համաշխարհային բանկի ֆինանսավորմամբ իրականացվող այս ծրագրի շրջանակում ձեռք են բերվել անհրաժեշտ սարքեր ու նյութեր, որոնց միջոցով ուսանողները կարողանում են բջիջների վրա գենոմի խմբագրման տեխնոլոգիաներ կիրառել։

Ռոքսանա Զախարյանը նշում է՝ բացի կրթական բաղադրիչից՝ Հայ-ռուսական համալսարանում այդ ուղղությամբ նաև հետազոտություններ են իրականացնում ու գիտական հոդվածներ տպագրում։ Վերջերս էլ համալսարանի ասպիրանտներն ու ուսանողներն իրենց նոր հետազոտությունների համար երիտասարդական դրամաշնորհ են ստացել Բարձրագույն կրթության և գիտության կոմիտեից։

Ռոքսանա Զախարյանը կարևորում է այն փաստը, որ գենետիկական հիվանդություններին ու գենոմի խմբագրմանն առնչվող հետազոտությունների մասով համագործակցում են բժիշկների ու կլինիկաների հետ։ 

Գիտնականները նշում են՝ Հայաստանում գենետիկական հիվանդությունների բուժման ուղղությամբ կլինիկական հետազոտությունների մասին խոսել դեռ վաղ է․ մեր երկրում դեռևս իրականացվում են բջիջների վրա փորձեր կամ գենետիկական տվյալների կենսաինֆորմատիկական վերլուծություններ։ Արսեն Առաքելյանի խոսքով ոչ մոտ ապագայում, սակայն ի վերջո գենոմի խմբագրումը՝ որպես թերապևտիկ միջամտություն, լայն տարածում է գտնելու։ Այդ պատճառով էլ կարևոր է հետազոտական, ինչպես նաև կրթական ծրագրերի իրականացմամբ Հայաստանում այնպիսի մասնագետների պատրաստումը, որոնք ապագայում կկարողանան գենոմի խմբագրման ուղղությամբ հետազոտություններ իրականացնել։

***

CRISPR-2025 համաժողովը կանցկացվի հոկտեմբերի 5-10-ը։ Համաժողովի մասնակից գիտնականները հանդես կգան զեկույցներով, կլինեն պանելային քննարկումներ։ Մասնակիցները նաև հնարավորություն կունենան թեզիսներ ներկայացնելու, որոնց հիման վրա կանցկացվի երիտասարդ գիտնականների մրցույթ։ Ամենաշատ միավորներ հավաքած թեզիսի հեղինակին հնարավորություն կտրվի ելույթ ունենալու և ներկայացնելու իր աշխատանքը։  

¹ԴՆԹ-ն (դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու) մեծ մոլեկուլ է, որում կոդավորված է օրգանիզմի բոլոր գեների մասին ինֆորմացիան։  ⇑ 

²Երբ գենի որոշակի հատված այս կամ այն պատճառով փոփոխվում է կամ մուտացիայի է ենթարկվում, առաջանում է այդ գենի նոր տարբերակ։ Միևնույն գենը կարող է ունենալ մի քանի տարբերակներ։ Գեների որոշ տարբերկաներ կարող են այս կամ այն հիվանդության առաջացման պատճառ դառնալ։  ⇑ 

Գլխավոր լուսանկարում՝ Գենոմի խմբագրման և երրորդ սերնդի սեքվենավորման կենտրոնը

Աննա Սահակյան