روشی جدید در ویرایش ژنتیکی و درمان بیماری‌های لاعلاج

دانشمندان یک گام دیگر به درمان بیماری‌های لاعلاج با استفاده از روش‌ جدید ویرایش ژنتیکی نزدیک‌تر شده‌اند.

ویرایش ژنتیکی

دانشمندان با استفاده‌ از فناوری ویرایش ژنتیکی کریسپر موفق شدند DNA سلول‌های بیماران هانتینگتون را اصلاح کنند. این موفقیت نشان می‌دهد که می‌توان با استفاده‌ از کریسپر بیماری لاعلاج و کشنده هانتینگتون را درمان کرد. کریسپر راهی است که می‌توان با استفاده‌ از آن، DNA را به‌صورت بسیار ارزان و مؤثر ویرایش کرد؛ پژوهشگران معتقدند کریسپر می‌تواند راه‌های درمانی ژنتیکی را تغییر دهد.

با این حال پیش از استفاده از روش کریسپر برای اصلاح و تغییر DNA انسان‌ زنده، باید از ایمنی و تأثیر آن اطمینان حاصل کرد. سلول‌های عصبی داخل مغز افرادی که دچار بیماری هانتینگتون هستند باگذشت زمان شروع‌ به تحلیل و فروپاشی می‌کند. این بیماری کشنده است و بین ۱۰ تا ۳۰ سال طول می‌کشد تا بیمار را پای دربیاورد و در حال حاضر درمانی برای آن نیست.

ویرایش ژنتیکی کریسپر

دلیل هانتینگتون، جهش ژنتیکی واحدی است که توسط یک ژن وراثتی به‌ وجود می‌آید. این ژن باعث به‌ وجود آمدن اختلال مندل می‌شود؛ بنابراین هدف اصلی پژوهشگران برای درمان، این است که از تکنولوژی برای ویرایش بخش‌ خاص از رمز ژنتیکی استفاده کنند.

پژوهشگران اخیرا در مطالعه‌ای گامی مهم به‌سوی این هدف برداشتند. آن‌ها با استفاده‌ از پیشرفته‌ترین فناوری ژنتیکی موجود یعنی کریسپر، توانستند ژن‌هایی را که موجب بیماری هانتینگتون می‌شوند، دستکاری کنند.

در افراد مبتلا به این بیماری، به‌ دلیل تکرار رمز ژنتیکی یک بخش خاص، پروتئینی سمی تولید و باعث تخریب عصبی می‌شود. معمولا نشانه‌های این بیماری خود را در ۳۰ سالگی و ۴۰ سالگی بیماران نشان می‌دهند. بیماران پس‌ از این نشانه‌ها، در کنترل حرکات و حفظ تعادل خود دچار مشکل می‌شوند. همین عدم کنترل باعث می‌شود که آن‌ها در صحبت‌ کردن و عمل بلع و همچنین مسائل شناختی، دچار مشکل شوند.

کریسپر CRISPR Cas

گروهی‌ از پژوهشگران لهستانی موفق شدند سلول‌های بیماران هانتینگونی را اصلاح کنند. گروه، سلول‌های این بیماران را با استفاده‌ از کریسپر جدا و غیر فعال کردند. این عمل باعث کاهش چشمگیر حدود ۷۰ درصدی مقدار پروتئین تخریب‌کننده و تحلیل‌برنده عصبی شد. دکتر مارتا الجنیچک، دانشیاری در مؤسسه‌ی شیمی بیوارگانیک در لهستان که مسئولیت این مطالعه را برعهده داشت، در اخبار منتشرشده گفت:

استراتژی ما ایمن و مؤثر بود و هیچ اثر جانبی بدی هم مشاهده نشد.

رسیدن‌ به جایی که بتوانیم ژن‌ها را به‌طور بسیار دقیق ویرایش ژنتیکی و بیماری هانتینگتون را با استفاده‌ از کریسپر درمان کنیم، موفقیت بزرگی است. این موفقیت نه‌تنها به پژوهشگران کمک می‌کند یک بیماری لاعلاج را درمان کنند؛ بلکه نشان می‌دهد می‌توان با فناوری کریسپر، سایر اختلالات مندل مانند کم‌خونی داسی‌شکل، بیماری تی‌-سَکس و فیبروز سیستیک را درمان کرد.

اینکه درمان بدون هیچ‌گونه اثر جانبی انجام می‌شود بسیار مهم است. از سویی این تکنیک روی سلول‌ها بسیار خوب جواب می‌دهد و درمان را برای انسان‌ها راحت‌تر کرده است.

امید به کریسپر

کریسپر اساسا یک راه و روش آسان و ارزان برای ویرایش ژنتیکی و اصلاح DNA است. این فناوری متشکل‌ از گروهی‌ کوچک‌ از مولکول‌هایی است که از RNA برای یافتن بخشی خاص از DNA که بتواند آن را تغییر دهد استفاده می‌کند. این گروه می‌تواند بخش فوق را جدا کند، مواد ژنتیکی جدیدی اضافه کند یا حتی رمز ژنتیکی جدیدی جایگزین یک بخش خاص کند (عملیات یافتن و جایگزینی بیولوژیکی برای رمز ژنتیکی).

روش درمانی کریسپر

جنیفر دودنا، زیست‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا رد برکلی، یکی‌ از اولین پژوهشگران کشف‌کننده‌ی کریسپر است. او قبلا به بیزنس‌اینسایدر گفته بود:

ما اساسا می‌توانیم یک اسکالپل مولوکولی برای ژنوم‌ها داشته باشیم. فناوری‌های قبلی همگی شبیه‌به پتک بودند.

منظور او از گفته‌ی فوق این است که تغییر دادن ژنوم برای آن‌ها بسیار آسان و دقیق شده است.

اگر این ابزار روی افراد به‌خوبی کار کند، ممکن است استفاده از آن حتی فراتر از صرفا اختلالات ژنتیکی باشد. پژوهشگران می‌توانند ژن‌ها را تغییر دهند تا بدین ترتیب عوامل ریسک برای سایر بیماری‌ها را کاسته شود و حتی وضعیت سلامتی انسان را در جنبه‌های گوناگون بهبود بخشند.

درمان هانتینگتون و بعد از آن درمان بیماری‌های دیگر

فناوری ویرایش ژنتیکی کریسپر

طبق نوشته پژوهشگران در این مطالعه‌ی جدید، مطالعات قبلی از ابزار دیگری برای ویرایش و اصلاح ژنتیکی استفاده می‌کردند تا اثبات کنند که می‌توانند بخشی‌ از رمز ژنتیکی را که مسئول بیماری هانتینگتون است، حذف کنند. متأسفانه انجام چنین روش‌هایی، پیچیدگی‌های خاص خودش را به‌ وجود می‌آورد؛ مخصوصا وقتی‌که ابزار اصلاح ژنتیک، هر دو رشته‌ی DNA را برش می‌داد.

اصلاح رمز ژنتیکی با استفاده‌ از کریسپر هم می‌تواند عواقب ناخواسته‌ای را به‌ دنبال داشته باشد. پژوهشگران توانستند به‌طور موفقیت‌آمیز اصلاحات دلخواهشان را با کریسپر و انتقال مولکول‌ها به سلول‌ها انجام دهند؛ ولی بعضی‌ اوقات این انتقال‌ها تنها قسمتی‌ از ویرایش و اصلاح را به‌همراه خودش داشت و همه‌ی آن را شامل نمی‌شد. گاهی اوقات هم این ابزار، اصلاحات ناخواسته زیادی به‌ وجود می‌آورد که می‌توانستند خطرناک باشند.

تیم پژوهشی در این مطالعه‌ی ویژه، توانست موانع یادشده را با استفاده‌ از یک بسته‌ی کریسپر خاص که برای جلوگیری‌ از اهداف خارج‌ از برنامه طراحی شده بود، از پیش‌ رو بردارد. (تعداد مجموعه‌های مولکولی که می‌توانند ابزار کریسپر مختلف را تشکیل بدهند، بسیار زیاد هستند.)

DNA

این تیم لهستانی از مجموعه‌ی کریسپر کاس ۹ (پروتئین مربوطه کریسپر ۹) استفاده کرد. این مجموعه به‌جای برش هر دو رشته‌ی مارپیچ دوگانه DNA (چیزی که می‌تواند منجربه جهش‌های ناخواسته شود)، تنها یکی‌ از این رشته‌ها را برش داد و طبق گفته‌ی پژوهشگران، مطالعه‌ی اخیر، کار ویرایش را بسیار دقیق‌تر می‌کند.

روش جدید حداقل در سلول‌هایی که پژوهشگران تست کردند، به‌خوبی جواب داد.

البته پژوهشگران می‌گویند هنوز نیاز است تا این روش را به شیوه دقیق‌تری انجام دهند و قبل‌ از پیاده‌سازی آن روی انسان‌ها، باید درک بهتری از آن پیدا کنند. ما در حال حاضر چیز زیادی درمورد چگونگی تأثیر اصلاح رمز ژنتیکی بر بیماران نمی‌دانیم.

البته اصلاح و تغییر بدون اثرات خارج‌ از‌ برنامه، گام مهمی بود که سرانجام به‌وسیله‌ی کریسپر برای کمک‌ به افراد برداشته شد. پژوهشگران فکر می‌کنند که این کار می‌تواند حتی ویرایش جنین انسانی را میسر کند و حتی قبل‌ از به دنیا آمدن افراد، بخش مربوط‌ به این بیماری‌ها را اصلاح کند.

جزئیاتی درباره کریسپر؛ روشی برای ویرایش محتوای ژنوم

کریسپر )CRISPR )اختصار یافته ی واژه یShort Interspaced Regularly Clustered
Repeats Palindromic است که معنای لفظی آن تناوب ِ های ِ کوتاه ِ پالیندروم فاصله ِدار
ِ منظم خوشهای است.کریسپر بخشی از DNA پروکاریوت بودهکه حاوی تناوبهای ِ کوتاه
توالیهای بنیادین است.کریسپر نوعی سیستم ایمنی تطابق پذیر در باکتریها است که آنها
را قادر به کشف دیانای ویروس کرده و بعد نابودشان میکند. بخشی از سیستم کریسپر،
پروتئینی به نام Cas9 است که قابلیت جستجو، برش زدن و سرانجام استحاله ی DNA
ویروس را به روشی خاص دارد. فناوری کریسپر به دانشمندان اجازه میدهد، تغییراتی در
دیانای سلولها ایجادکنند.

فناوری با نام کریسپر

این فناوری که با نام کریسپر )CRISPR )شناخته میشود، به دانشمندان امکان میدهد که
بسیاردقیقتر و بهتر از همه روشهای پیشین، هر ژنی رادر هر
موجودزندهای ویرایش و تغییرات الزم رادر آن اعمال کنند. به زبان ساده، کریسپر به معنی
بریدن و جداکردن ژن معیوب از ترکیب ژنتیکی سلول است. این شیوه، سریعتر و ارزانتر و
دقیقتر از شیوههای رایج فعلی درویرایشژن است. بهاین ترتیب دانشمندان دریافتند این
سیستم به آنها امکان میدهد بادقتی بیسابقه، هر ژنی رادر هر کدام از ۲۳ کروموزوم انسان
تغییر دهند، بدون اینکه به جهشژنتیکی نیازباشد.

کریسپر چیست؟

کریسپر در واقع روشی دفاعی در سلول های پروکاریوتی است که سبب القای مقاومت
به محتوای ژنتیکی بیگانه مانند آنچه در پالزمید و یا فاژهاوجودداردمی شود. به پروتئین
های دخیل دراین مکانیزم protein associated Crispr گفته می شودکه نقش ایجاد
کننده ی فاصله بین ژن های خاص عمل می کند. Cas می تواند توالی خاصی از یک ژن را
شناسایی کرده و آن را برش دهد. Crispr در تقریبا ۴۰ درصد باکتری ها و ۹۰ درصد آرکی
باکتری ها وجوددارد. Cas9 در واقع پروتئینی با عملکردآنزیمی است که می توان باتوجه به
این که نقش برش توالی ویژه ای از DNA باکتریایی را برعهدهداردآن را نوکلئاز نامید.

زومیت و ماهنامه مهندسی پزشکی med &lab