בקטנה:
כולנו כבר שמענו לא מעט על קריספר, השיטה החדשנית לעריכה גנומית. כעת, שתיים מהמעבדות החלוצות בתחום עשו שימוש בקריספר ככלי אבחוני לזיהוי זיהומים נגיפיים כגון זיקה, דנגי, ונגיף הפפילומה האנושי (HPV).
 
בגדול:
קריספר, או בשמה המדויק יותר CRISPR/Cas9, פרצה לתודעה לפני כחמש שנים והפכה לטכנולוגיה המובילה בתחום העריכה הגנומית. במלים פשוטות, היא מאפשרת לשנות את הDNA, לפי הזמנה. החוקרים המובילים בתחום ומי שנחשבים בעיני רבים למובילי המהפכה הם ג׳ניפר דודנה (Doudna) מאוניברסיטת ברקלי, ופאנג ז׳אנג (Zhang) ממכון ברוד של הרווארד וMIT. כעת, השניים פרסמו במקביל שני מאמרים שמתארים שימוש נוסף לקריספר, ככלי אבחוני המאפשר זיהוי מהיר וזול של זיהומים נגיפיים. אולי נשמע מפתיע שטכנולוגית עריכה גנומית תהפוך פתאום לכזו שמזהה נגיפים. אך זה דווקא לא מפתיע בכלל, שכן קריספר - המערכת הביולוגית, בטרם המדע הפך אותה לכלי לעריכה גנומית - היא מנגנון הגנה חיידקי כנגד נגיפים.
 
לפני שדודנה וז׳אנג פרסמו את עבודותיהם שהדגימו כיצד קריספר בשילוב עם האנזים Cas9* ומספר מרכיבים נוספים יכולים לתקן DNA לפי דרישה במבחנה (1) ובתאים איקריוטים (2), חוקרים רבים חקרו את מערכת הקריספר החיידקית. יוג׳ין קונין (Koonin), ממכון ה-NCBI האמריקאי, היה הראשון להציע שקריספר היא מנגנון הגנה כנגד DNA זר (3).
 
קריספר הוא למעשה חלק מהגנום החיידקי, מעין ספרייה שמכילה מקטעים קצרים שחוזרים על עצמם, וביניהם הוחדרו מקטעי DNA זרים שהחיידק פגש בהם בעבר. אם יפגוש החיידק שוב את מקטעי הDNA הזרים האלה, למשל אם יידבק בבקטריופאג - מערכת בשם Cas תופעל ותחתוך את מקטעי הDNA הזרים. אם נפשט את הדברים, מערכת הקריספר היא בעצם מספריים לחיתוך DNA. במקור, המערכת התפתחה בחיידקים כדי לחתוך DNA זר, אך בשנים האחרונות חוקרים רבים ״שכללו״ את המערכת כך שתוכל לחתוך ולתקן DNA לפי דרישה.
 
בשני המאמרים שהתפרסמו כעת בירחון היוקרתי Science, מתארים החוקרים כלים לזיהוי הנוכחות של נגיפים המבוססים על יכולת החיתוך של קריספר.
 
מעבדתה של דודנה פיתחה שיטה בשם DETECTR המבוססת על כך שהאנזים החותך Cas12a יזהה DNA של נגיף הפפילומה האנושי (HPV) בתוך תאים. כתוצאה מהחיתוך התאים שנדבקו בנגיף ייצבעו בצבע זוהר (פלורסנטי) (4). השיטה מהירה יחסית (כשעה) וזולה, אך נכון לעכשיו אינה מתאימה לשימוש על דגימות DNA ממקור אנושי (דם, רוק וכו׳) ויש צורך בפיתוח נוסף.
 
מעבדתו של ז׳אנג פיתחה שיטה בשם SHERLOCK, שפורסמה כבר לפני כשנה (5). כעת מדווחים החוקרים על שיפור משמעותי ביכולות של SHERLOCK, בין היתר שניתן להשתמש במספר אנזימי חיתוך במקביל בכדי לזהות מספר נגיפים בכל דוגמה, למשל זיקה ודנגי במקביל (6). גם עיקרון הפעולה של SHERLOCK דומה לזה של DETECTR ומבוסס על צביעה פלורסנטית, אך הצוות של ז׳אנג פיתח גם ״בדיקת נייר״ שדומה לבדיקת הריון ביתית. פיסת נייר נחשפת לדגימה ובתוך דקות נותנת תשובה לגבי נוכחות הנגיפים הנבדקים.
 
בעוד שעריכה גנומית מבוססת קריספר נמצאת בשלבי פיתוח מתקדמים ואף נוסתה כבר בבני אדם, יש לתת את הדעת על מגוון בעיות. למשל, בקרוב עתיד להתפרסם מחקר שטוען כי ישנה עמידות חיסונית כנגד קריספר, כלומר מערכת החיסון של רבים מאיתנו מזהה את קריספר כגורם זר ופועלת כנגדו (שימו לב שמחקר זה התפרסם ברשת, אך טרם עבר ביקורת עמיתים ולכן יש להתייחס אליו בהתאם). כמו כן ישנה שאלה לגבי הדיוק של קריספר, האם הוא יכול לערוך באקראי חלקים ב-DNA שלא התכוונו לערוך?
 
בעוד שהבעיה הראשונה שהוצגה לעיל לא רלוונטית לשיטות האיבחון המבוססות קריספר, השנייה כן: מה רמת הדיוק של איבחון על ידי קריספר? האם ייתכן שנוכחות וירוסים אחרים תשפיע על יעילותו? האם יתקבלו תוצאות חיוביות שאינן נכונות? בטרם ייכנסו DETECTR ו-SHERLOCK לשימוש יש לענות על שאלות אלה, אך עדיין הקפיצה שנעשתה בכל מה שקשור לטכנולוגיות מבוססות קריספר בחמש השנים האחרונות היא מהפכה של ממש ומרתק לחשוב לאיזה כיוונים נוספים קריספר עוד יגיע.
 
(* שימו לב שישנם מגוון אנזימי חיתוך - נקראים Cas - בעלי תכונות שונות. למשל Cas9 היה הראשון ששימש לעריכה גנומית ולכן הוזכר בטקסט כי שמה המדויק של קריספר לעריכה גנומית הוא CRISPR/Cas9)