چگونه ویرایش ژن CRISPR مراقبت‌های بهداشتی را تغییر می‌دهد؟

 گروه سلامت خبرگزاری علم و فناوری آنا؛ برای سال‌ها، CRISPR  به عنوان یک فناوری پزشکی، جامعه علمی را مجذوب خود کرده است. سال 2012، Emmanuelle Charpentier،  میکروبیولوژیست، ژنتیک و بیوشیمیدان، و Jennifer A. Doudna ، بیوشیمیدان، مقاله ای را منتشر کردند که در آن جزئیات مشارکت خود در توسعه ابزار ویرایش ژن CRISPR-Cas9 را شرح دادند. در نهایت برنده جایزه نوبل شیمی 2020 برای کار تیمی خود شدند.

CRISPR یک نوع ویرایش ژن است که به عنوان ویرایش ژنوم نیز شناخته می شود. طبق گفته کتابخانه ملی پزشکی، این به عمل تغییر DNA یک موجود زنده اشاره دارد و ممکن است شامل تغییر، حذف یا افزودن مواد ژنتیکی باشد و پتانسیل باورنکردنی دارد.

بیانیه مطبوعاتی جایزه نوبل برای Doudna و Charpentier اعلام کرد:این فناوری تأثیری انقلابی بر علوم زیستی داشته است، به درمان‌های جدید سرطان کمک می‌کند و ممکن است رویای درمان بیماری‌های ارثی را کند. محق

CRISPR چیست و چه می کند؟ چیست؟ چگونه کار می کند؟

هنگامی که انسان دچار عفونت ویروسی می شود، سیستم ایمنی آنتی بادی علیه ویروس تولید می کند تا بتواند دفعه بعد که تهدید می شود به سرعت پاسخ دهد.

باکتری‌ها پاسخ مشابهی دارند که به‌عنوان تکرارهای کوتاه پالیندرومیک خوشه‌ای منظم و پروتئین 9 مرتبط با CRISPR شناخته می‌شود. معمولاً CRISPR-Cas9 یا فقط CRISPR نامیده می‌شود.

بسیاری از باکتری‌ها هنگام آلوده شدن، تکه‌هایی از کد ویروسی را جمع‌آوری می‌کنند و آن‌ها را برای نگهداری در ژنوم خود قرار می‌دهند. اگر همان ویروس دوباره ظاهر شود، باکتری آن را می شناسد و یک پروتئین برش دهنده DNA به نام Cas9 را آزاد می کند تا کد ژنتیکی مهاجم را از بین ببرد.

CRISPR اساساً یک سیستم ایمنی اکتسابی باکتریایی است. Ryan T. Wagner ، محقق علت اپی ژنتیک بیماری های انسانی در کلینیک مایو، می گوید: بنابراین این یک مکانیسم دفاعی است که در باکتری ها میلیون ها سال پیش برای زنده ماندن از حملات ویروس ها، تکامل یافته است.

محققان این فرآیند بیولوژیکی را مشاهده کردند و طی دهه‌ها تحقیق، راهی برای توسعه یک سیستم هدف‌گیری ژن CRISPER/Cas9 که با ژنوم انسان سازگار است، مهندسی کردند.

Wagner می‌گوید: «ما این سازگاری را از طبیعت گرفته‌ایم و آن را به‌عنوان یک فناوری برای انجام هدف‌یابی ژن‌ها، به کار گرفته‌ایم.»
CRISPR محققان را قادر می‌سازد تا توالی‌های DNA را برش داده و بچسبانند. ابتدا، دانشمندان رشته‌ای از حروف ژنتیکی یا RNA راهنمای را می‌سازند که مانند تکه‌های اصلی کد ویروسی، می‌تواند بخش خاصی از DNA را در ژنوم تشخیص دهد. دوم، آنها این توالی راهنما را به همراه آنزیمی مانند Cas9 به سلول هدف معرفی می‌کنند که توالی مطابق را تشخیص می‌دهد و آن را باز می‌کند. دانشمندان از این مکانیسم برای حذف، جهش، درج یا ترمیم توالی های DNA ژنومی در سلول ها، حیوانات و انسان ها استفاده می کنند.

Wagner می‌گوید: ما می‌توانیم از این عناصر بیولوژیکی مانند RNA برای هدایت پروتئین‌ها به مکان‌های خاص در ژنوم استفاده کنیم و این واقعاً دگرگون‌کننده بود.

هنگامی که CRISPR-Cas9 وارد صحنه شد، فناوری ویرایش ژن دیگری به نام TALEN از قبل وجود داشت. در حالی که هنوز در حال استفاده است، CRISPR به گزینه محبوب تر تبدیل شده است.

چگونه ویرایش ژن CRISPR می تواند مراقبت های بهداشتی را متحول کند؟

بخش زیادی از کارهای مربوط به CRISPR در زمینه های تحقیقاتی و بالینی انجام شده است. دکتر Wagner خاطرنشان می کند که CRISPR قبلاً در نحوه انجام تحقیقات او تحول آفرین بوده است، اما افراد عادی هنوز تأثیر آن را در زندگی روزمره خود مشاهده نکرده اند. اما او معتقد است که به زودی تغییر خواهد کرد، زیرا از CRISPR برای ایجاد تست های تشخیصی استفاده می شود.

در نتیجه همه‌گیری COVID-19، بسیاری از مردم با آزمایش‌های تشخیصی سریع آشنا شدند. برخلاف آزمایش‌های سریع کووید-۱۹ که پروتئین‌های خاصی را در ویروس شناسایی می‌کند، CRISPR توالی‌های نوکلئوتیدی خاصی را در سطح DNA یا RNA تشخیص می‌دهد، که دکتر Wagner می‌گوید این امکان را برای حساسیت بیشتر، فراهم می‌کند.

آزمایش‌های تشخیصی CRISPR برای شناسایی عفونت‌های باکتریایی، به ویژه در فضای کشاورزی با دام، در حال توسعه هستند. دکتر Wagner معتقد است که این آزمایش‌ها به سرعت به فضای بالینی‌تری منتقل می‌شوند و به زودی نسبتاً رایج خواهند شد.

افراد می توانند این آزمایشات را در خانه انجام دهند تا به متخصصان مراقبت های بهداشتی خود اطلاعات بیشتری بدهند، به طور ایده آل به یک تیم مراقبت های بهداشتی اجازه می دهد تا به سرعت شرایط خاص را شناسایی کرده و درمان بهتری ارائه دهد. دکتر Wagner  می‌افزاید که ارائه این داده‌ها از خانه می‌تواند باعث صرفه‌جویی در پول مردم و متخصصان پزشکی شود و حتی قبل از اینکه بیمار وارد مطب شود، بینش بیشتری را برای متخصصان مراقبت‌های بهداشتی فراهم می‌کند.

در حالی که این فناوری برای شناسایی باکتری ها و ویروس ها وجود دارد، دکتر Wagner  ،اکثر آزمایش های تشخیصی مولکولی را در ابتدا در فضای باکتریایی می بیند. مشکل اصلی هر یک از این تست‌ها این است، ساخت یک تست کم‌هزینه و در عین حال حساس است که ماندگاری خوبی داشته باشد و برای اجرا به ابزار دیگری نیازی نداشته باشد.

CRISPR همچنین به عنوان راهی برای درمان یا درمان بیماری‌های ژنتیکی با ویرایش جهش‌های DNA مرتبط با این بیماری، نویدبخش است.
منتظر CRISPR هستیم.

Wagner    پیش‌بینی می‌کند که در 10 سال آینده، کاربردهای درمانی CRISPR از جمله در درمان CAR-T و درمان سرطان افزایش خواهد یافت و این موارد می‌توانند حتی خارج از آزمایش‌های بالینی نیز در دسترس باشند.

مراقبت‌های بهداشتی هم‌اکنون در این مسیر حرکت می‌کند: در دسامبر 2023، سازمان غذا و داروی Casgevy، اولین ژن درمانی برای درمان بیماری سلول داسی شکل که از CRISPR استفاده می‌کند، تایید کرد. علاوه بر این، بسیاری از آزمایشات بالینی موفق با استفاده از ژن درمانی تکمیل شده است. به عنوان یک مثال، یک کارآزمایی اخیر در مورد درمان موفقیت آمیز بیماری مادرزادی Leber،( یک نوع ارثی از نابینایی) گزارش شده است.

Wagner   خاطرنشان می‌کند که فناوری CRISPR در هر دو حوزه بالینی و درمانی به پیشرفت خود ادامه می‌دهد، اما به دلیل خطرات زیاد، باید به آرامی حرکت کند.

او می‌گوید: شما نمی‌خواهید جهش ایجاد کنید در حالی که در حال تعمیر جهشی هستید که دنبال آن هستید. و این خطر واقعی استفاده از CRISPR است. انجام این درمان ها در درون بدن شما، کاهش این خطرات را، سخت تر می کند.

بخشی از این خطر از این واقعیت ناشی می‌شود که این درمان‌ها می‌توانند باعث فعالیت غیراختصاصی شوند.

من از جنبه تحقیقاتی می‌دانم که وقتی CRISPR-cas9 را تحویل می‌دهید، می‌تواند فعالیتی خارج از جایی که شما آن را هدایت می‌کنید، داشته باشد.
او معتقد است راه هایی وجود دارد که پزشکان می توانند این خطرات را کاهش دهند.

مقالات تحقیقاتی جدیدی به طور مرتب در مورد تغییرات یا کاربردهای بالقوه CRISPR منتشر می شود.

https://mcpress.mayoclinic.org/healthy-aging/how-will-crispr-gene-editing-change-healthcare/

مریم اسلامی - پزشک و دکتری تخصصی ژنتیک،فلوشیپ پزشکی بازساختی