دورنمای سلامت بشر در دستان قیچی ژنتیکی

جهان در علم و فناوری آینده ۵؛

 خبرگزاری علم و فناوری آنا، هدا عربشاهی؛‌ ژن‌درمانی یکی از درمان‌های ابتکاری طب امروزی و به‌معنی استفاده از ژن‌ها به‌عنوان داروهای واقعی است. در برخی موارد، می‌توان ماده ژنتیکی (دی‌ان‌ای یا آر.ان.ای) را برای پیشگیری یا مبارزه با بیماری خاصی وارد سلول کرد. این داروهای ژنتیکی خاص درحال‌حاضر برای درمان برخی از بیماری‌های نادر ناشی از مشکلات ژن‌های خاص استفاده می‌شوند، اما ژن‌درمانی‌ها برای پیشگیری یا درمان بسیاری از آسیب‌شناسی‌های دیگر، از تومورها تا بیماری‌های عفونی و از دیابت تا برخی بیماری‌های قلبی عروقی درحال بررسی هستند. روش بسیار پیشرفته‌ای از ژن‌درمانی شیوه ویرایش ژن بااستفاده از قیچی ژنتیکی است که به‌کمک آن می‌توان ژن‌های معیوب را از ژنوم حذف کرد. این شیوه که هنوز در مراحل آزمایش است در آینده می‌تواند به درمان بسیاری از بیماری‌هایی که در حال‌حاضر هیچ درمان قطعی برایشان وجود ندارد تبدیل شود.

****

ژن‌درمانی با درمان‌های رایجی چون درمان‌های مبتنی‌بر دارو یا جراحی بسیار متفاوت است. درواقع، درمان ژنتیکی به‌معنی جایگزین‌کردن یا مسدود‌کردن یک ژن معیوب یا واردکردن یک ژن مفقودشده است. طبیعی است که برای انتقال این مواد ژنتیکی به مقصد به حامل مناسب نیاز است. در بسیاری از موارد این ویروس‌ها هستند که به‌طرز هنرمندانه‌ای دستکاری، بی‌ضرر و قادر می‌شوند میزبانی و انتقال مواد مورد نظر به‌سلول هدف را به‌عهده گیرند. بعضی از ویروس‌ها (به‌عنوان‌مثال رتروویروس‌ها یا ویروس‌های پسگرد) مواد ژنتیکی خود و ماده‌ای را که حمل می‌کنند با سلول انسانی ادغام می‌کنند و برخی دیگر از ویروس‌ها (آدنوویروس‌ها) خود را به هسته سلول می‌رسانند اما با آن ادغام نمی‌شوند.

درمان‌ ژنتیکی چگونه آغاز شد؟

فکر استفاده از ژن‌ها برای پیشگیری یا درمان بیماری‌ها با توسعه زیست‌شناسی مولکولی و شیوه‌های نوترکیب به‌وجود آمد. این روش درمانی ازطریق حذف و واردکردن ژن‌ها مداخله در سطح ماده ژنتیکی سلول‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. در مقاله‌ای که سال ۱۹۷۲در نشریه تخصصی ساینس منتشر شد، ایده به‌کارگیری از درمان بیماری‌های ژنتیکی انسان برای اولین‌بار مطرح شد، اما این پژوهش، بر نیاز به درک کامل سازوکارها و خطرات مرتبط با این درمان جدید تاکید کرد. اواسط دهه ۱۹۸۰، به‌طور جدی کار روی ویروس‌هایی آغاز شد که بعدها به بخشی جدایی‌ناپذیر مطالعات درمان‌های ژنتیکی تبدیل شدند. تاجایی‌که در سال ۱۹۹۰ برای اولین‌بار در جهان روی یک دختر ۵ ساله مبتلا به کمبود آنزیم آدنوزین دآمیناز (ADASCID) ژن‌درمانی آزمایش شد. مطالعه روی بیماران مبتلا به سندرم‌های ژنتیکی مختلف کم‌و‌بیش نادری چون بیماری چشمی «لبر آموروزیس مادرزادی» و بیماری نقص ایمنی «سندرم ویسکوت-آلدریچ» ادامه یافت تااینکه در سال ۲۰۱۲ اولین مورد در اروپا برای درمان یک بیماری نادر کبدی تایید شد. از آن‌زمان، ژن درمانی‌های دیگری در اروپا و ایالات‌متحده تایید شده است که بعضی از آنها با هدف درمان تومورها انجام می‌شود. همچنین امروزه، علاوه‌بر ژن‌درمانی ازطریق حامل ویروسی، امیدهای زیادی در استفاده از شیوه جدید ویرایش ژن‌ها بااستفاده از قیچی ژنتیکی کریسپر-کاس۹ وجود دارد. فناوری جدیدی که نوبل شیمی سال ۲۰۲۰ را برای امانوئل شرپانتیه و جنفیر داوندا به ارمغان آورد.

کریسپر-کاس۹ چیست؟

کریسپر به ما اجازه می‌دهد تا دی‌ان‌ای تشکیل‌دهنده ژنوم همه موجودات زنده را بازنویسی کنیم. سال ۲۰۱۸ خبری منتشر شد مبنی‌براینکه در چین بااستفاده از این فناوری جدید و بدون در نظرگرفتن تاثیرات اخلاقی آن، سه نوزاد اصلاح‌ ژنتیکی‌شده به‌‌دنیا آمده‌اند. هرچند شیوه تجاری و تولد نوزادان اصلاح‌ ژنتیکی‌شده همچنان هیچ تایید اخلاقی ندارند اما مطالعات بالینی روی گروهی از بزرگسالان با بیماری‌های لاعلاج نادر، درمان بسیاری از بیماری‌ها را با این کمک این فناوری طی دهه‌های آینده نوید می‌دهد. اما فقط درمان بیماری‌های انسان از کاربردهای این شیوه نیست. بلکه به‌زودی استفاده از فناوری کریسپر می‌تواند در کشاورزی هم مورد استفاده قرار گیرد. سناریوهای جهانی کریسپر به‌طور مداوم و به‌سرعت در حال تحول‌اند، اما واضح است که هریک از این سناریوها توامان می‌توانند مزایا و خطرات زیادی به‌همراه داشته باشند.

برای درک انقلابی که طی دهه‌های آینده در انتظار ما است، پیش‌ازهرچیز باید نحوه عملکرد کریسپر و کاربردهای آن را درک کنیم. بیش‌از ۲۰ سال پیش، اوایل دهه ۲۰۰۰، مجموعه‌ای از آزمایشگاه‌ها در اروپا، به‌‌لطف تحقیقات زیست‌فناوری پایه و کاربردی، کشف کردند که باکتری‌ها، ساده‌ترین سلول‌های موجود، به‌طرز شگفت‌انگیزی دارای دستگاه ایمنی برای دفاع از خود در برابر ویروس‌ها هستند. دستگاه ایمنی بسیار متفاوت و ساده‌تر از دستگاه ایمنی انسان، اما بسیار عجیب. درواقع، دستگاه ایمنی باکتری‌ها مجموعه‌ای از قیچی‌های مولکولی قابل برنامه‌ریزی است که مورد مطالعه‌ترین آنها یعنی آنزیم کاس۹، قادر است مواد ژنتیکی عفونی وارد‌شده توسط ویروس‌ها را قطعه‌قطعه کند.

کاربردهای کریسپر-کاس۹

همان‌طور‌که اغلب در پژوهش‌های علمی رخ می‌دهد، درک جزییات فرآیندی طبیعی  به تصور کاربردهای زیست‌فناوری از آن فرآیند منجر می‌شود. دانشمندان از دهه ۱۹۸۰توانسته‌اند ژن‌ها را در آزمایشگاه اصلاح کنند، اما این کار چندان دقیق نبود و عمدتاً در لوله‌های آزمایش انجام می‌شد. اما امروزه، از‌آنجایی‌که می‌توانیم در آزمایشگاه برنامه‌ریزی کنیم که قیچی مولکولی کاس۹ باید در برابر کدام بخش از ژن عمل کند می‌توانیم با دقت ژن هدفمان را غیرفعال کنیم.

در نگاه نخست، غیرفعال‌کردن ژن‌ها ممکن است فرآیندی مضر به‌نظر برسد، اما اگر خلاقانه فکر کنیم می‌بینی که این شیوه می‌تواند بسیار مفید باشد. برای مثال، تولید محصولات خوراکی که با اصلاح ژن‌ها کیفیت‌شان از بسیاری جهات بهتر شده‌ است. درحقیقت، اصلاح ژنتیکی نه‌فقط امری تازه نیست که علمی کهن است و از عصر کشاورزی روی انتخاب‌های مصنوعی زراعی (تبدیل میوه‌های جنگلی به میوه‌های باغات) رواج داشته است و در سال‌های اخیر با شیوه پرزحمت و پرحاشیه جانداران اصلاح ژنتیکی‌شده پیش می‌رود. اما اکنون روش ویرایش ژنتیکی کریسپر در بخش کشاورزی به‌سرعت روبه‌افزایش است. در یکی از کاربردهای بسیار مفید قیچی ژنتیکی در کشاورزی، کریسپر توانست ژن‌هایی را غیرفعال کند که ترکیبی سمی به نام آکریل‌آمید تولید می‌کنند. این سم به تولید سیب‌زمینی به‌شدت آسیب می‌زند و بنابراین، با خاموش‌کردن ژن تولیدکننده آن می‌توان از هدررفت سیب‌زمینی در جهان جلوگیری کرد.

افق‌های پیش‌ رو در پزشکی

اما صنعت کشاورزی تنها بخشی نیست که در آن به‌راحتی می‌توان گسترش سرگیجه‌آور منافع اقتصادی مرتبط با فناوری کریسپر و در نتیجه کاربردهای مرتبط با آن را پیش‌بینی کرد. پزشکی هم از دیگر بخش‌هایی است که می‌تواند در چشم‌انداز کاربردهای فراوان کریسپر-کاس۹ دیده شود. اولین کاربردهای این شیوه، مربوط به بیماری‌های خونی است که جداسازی سلول‌های بیمار، اصلاح آنها و بازگرداندن این سلول‌ها به بیمار نسبتا آسان است. اواخر سال ۲۰۱۹ خبر کارآزمایی بالینی اصلاح سلول‌های خونی بیماران تالاسمی بتا و کم‌خونی داسی‌شکل منتشر شد. در این مطالعه بالینی، ژنی که مانع از تولید هموگلوبین جنینی می‌شود غیرفعال شد. اکنون دانشمندان امیدوارند که در مرحله بعدی درمان بیماری‌های خونی با کریسپر، ژن‌هایی را غیرفعال کنند که باعث ایجاد سرطان خون نوع لوسمی می‌شود.

به‌طورکلی، به‌گفته دانشمندانی که در این حوزه کار می‌کنند، درحال‌حاضر، ویرایش ژنوم بااستفاده از قیچی ژنتیکی در سطح کارآزمایی‌های بالینی در درمان سرطان، بعضی از بیماری‌های ژنتیکی و آلودگی‌هایی چون اچ‌آی‌وی به‌کار می‌رود. و ازاین‌رو، فرض بر این است که در دهه آینده نتایج امیدبخش این آزمایش‌ها بتواند به درمان‌های واقعی و کاربردی برای بیماران تبدیل شود.