„Mélységes mély a múltnak kútja.”
Negyvenhat éve, 1978-ban került Karikó Katalin a Szegedi Biológiai Kutatóközpontba, és itt kezdett el vírusokkal foglalkozni. 2013-ban megállapította, hogy a különböző génterápiára irányuló eljárások közül az mRNS használata tűnik a legalkalmasabbnak enzimdefektusok javítására. Munkatársa, Pardi Norbert bebizonyította, hogy a vírusellenes vakcinák előállítására is a módosított mRNSek a legalkalmasak, mert ezek immunhatásai erős és hosszú életű vírusellenes antitestválaszokat hoznak létre.
A kérdés itt és most az, hogy kik, mikor és miért fedezték fel azt hogy a mRNS-ek, illetőleg a segítségükkel felépülő ribonukleázok felhasználhatók a vírusok elleni védekezésre.
A válasz sokak számára meglepő lesz:
Kik találták fel? A baktériumok!
Mikor találták fel? Jó 4 milliárd évvel ezelőtt.
Miért találták fel? A bennük élősködő bakteriofágok elleni védekezésként.
A bakteriofágok … baktériumevő vírusok. A baktériumok anyagából építik fel saját,
fehérjeburokból és RNS-ből vagy DNS-ből álló „egyszerű” szervezetüket. Ma is a legelterjedtebb és legváltozatosabb szervezetek a bioszférában; a vizekben, a talajban, a növényekben, az állatokban, különösen az állatok bélrendszerében élő baktériumokban.
A sejteken kívüli vírusrészecskék (virionok) életjelenségeket nem mutatnak, csak a genetikai információt (többségében RNS-t) védik a fehérjeburokban. Elképzelhetetlenül nagy számban vannak mindenütt jelen. A tenger felszínén lévő baktériumszőnyegben például milliliterenként akár 10 milliárd (10.000.000.000) virion is lehet. A tengeri baktériumok többsége is aktív fágokkal fertőzött.
A világóceán, ahol ezek a szervezetek az idők során kifejlődtek, hatalmas. Az ezt borító
baktériumszőnyeg térfogata milliliterekben nem kifejezhető. A 4 milliárd (4.000.000.000) év rettenetesen hosszú idő. Volt idő, tér és molekuláris lehetőség a vírusok genetikai anyagának a megfelelő módosulására, illetőleg az ellenük való védekezés legváltozatosabb formáinak a kialakulására. Mindig az adott helyzetnek legmegfelelőbb változatok szaporodhattak tovább. Ezek a „megfelelő” változatok az ember immunrendszerében is őrzik a vírusirtó baktériumgének „emlékeit”.
2024 július 18-án Peter Yoon és munkatársai az USA vezető tudományos lapjában (Science) cikkük kinyomtatása előtt a kibertérben számoltak be arról, hogy – mesterséges intelligencia (MI =AI = Artificial Intelligence) segítségével – sikeresen összeépítették azt a legegyszerűbb RNS-alapú ribonukleáz ősgént, amelyik katalizálja a vírus-RNS kisebb komponensekké történő felszabdalását, és így megsemmisíti a vírust. Ennek az bakteriális ősgénnek emlékeit minden ember őrzi magában.
Íme, Yoon és mts. összefoglalója magyarul, ugyancsak MI = AI segítette fordításban:
Az ősi CRISPR-Cas13 ribonukleázok szerkezetvezérelt felfedezése
Az RNS-vezérelt ribonukleáz CRISPR-Cas13 lehetővé teszi a baktériumok adaptív immunitását és a programozható RNS-manipulációt heterológ (pl baktériumokat használó) rendszerekben.
A Cas13-ak szekvenciája korlátozott hasonlóságot mutat, ami akadályozza a rokon vagy ősi rendszerek felfedezését. Ennek megoldására kifejlesztettünk egy automatizált szerkezeti-keresési folyamatot, amely azonosítja a Cas13 ősi formáit (kládját), és tovább követi a Cas13 eredetét a védelemmel kapcsolatos ribonukleázokig. Ez az ősi szerkezet (Cas13an = Cas13ancestral = Cas13ősgén), bár csak egyharmada a többi ismert Cas13 méretének, „robusztus”, jól programozható, biztosítja a vírus RNS folyamatos lebontását és védelmet nyújt a különböző bakteriofágok ellen.
Nagyobb társaival ellentétben a Cas13an egyetlen aktív helyet használ mind a CRISPR gén (idegen) RNS-felelismeréséhez, mind (annak) az RNS-vezérelt hasításhoz. Ez azt mutatja, hogy (ennek) az ősi ribonukleáz doménnek (szakasznak) egyszerre két aktivitási módja is van.
A Cas13ősgén felfedezése elmélyíti az (immunrendszerünk megértése szempontjából
kulcsfontosságú) CRISPR-Cas (rendszer) evolúciójának megértését, kibővíti a precíziós RNS-szerkesztés lehetőségeit, és benne van a szerkezetvezérelt genombányászat új (lehetőségeinek) az ígérete is.
Karikó Katalin Nobel-díjának nem csak 46 éves, de 4 milliárd éves előtörténete is van.
Sapienti sat.
Összeállította: Szabó T. Attila; DSc.biol; BFüred; 240721:07.08.
Az élet egyik ősi molekula-komplexuma: a CRISPR-Cas13a rendszer:
Források:
Imre B., Juhos M., Bancsó S. (coach), Bancsó A. (coach), 2020, CRISPR, or …. A lecture held on the „GENETICS-200 International Scientific Student Competition & Webinar, 12th March, 2020. In: Szabó T. A. & Horváth E., (szerk.), 2020, GENETIKA-200. In memoriam Festetics Imre (1764-1847). Nemzetközi Diák-Tudományos Vetélkedő (2019-2020) & Webinárium (2020.03.12.) BioTár Electronic. Balatonfüred – Kőszeg – Pécs – Zalaegerszeg, Pg 154-163. 20763.pdf (niif.hu) ; Magyar Elektronikus Könyvtár (niif.hu)
Karikó Katalin – Wikipédia (wikipedia.org), … különös tekintettel a következő hivatkozásokra: ”[34] .[42].[67] .[72] [75] .[76] .[77] .[78].[95] (tumorokba injektált RNS, az autoimmun betegségek, valamint a rák elleni vakcináció);
Karikó Katalin, 2021, Az „mRNS-forradalom” különös tekintettel a magyar vonatkozásokra. Ünnepi előadás az MTA 194. közgyűlésén – https://youtu.be/gYoTtCuyYNY In: Szabó I.L., Szabó T.A. (szerk.) 2023, A Magyar Genetika Nemzetközi Napja – Festetics Imre-nap. I. kötet, BioTár Electronic (BTE), Georgikon Alapítvány, Keszthely, pg. 46–49. https://vmek.oszk.hu/22900/22991/22991.pdf
Ugyanitt: Pardi Norbert 2021, A Karikó-csoport – Szemelvények Pardi Norbert ünnepi előadásából az MTA 194. közgyűlésén l https://youtu.be/gYoTtCuyYNY
Peter H. Yoon, Zeyuan Zhang et al., 2024, Structure-guided discovery of ancestral CRISPR-Cas13 ribonucleases. Science (First Release; Res. Art.), 18.jul. 2024.
Szabó I.L., Szabó T.A. (szerk.) 2023, A Magyar Genetika Nemzetközi Napja – Festetics Imre-nap. I. kötet, https://vmek.oszk.hu/22900/22991/22991.pdf BioTár Electronic (BTE), Georgikon Alapítvány, Keszthely, pg. 1–206.
Vírus – Wikipédia (wikipedia.org)
Bakteriofág – Wikipédia (wikipedia.org)
Baktériumok – Wikipédia (wikipedia.org);
Ribonukleáz – Wikipédia (wikipedia.org)