كريسبر الجينات التحرير والمرض
جدول المحتويات:
والآن بعد أن خرج الجني من الزجاجة، ماذا تريد لأول مرة؟
الأطفال الذين يعانون من عيون "مثالية"، أكثر من ذكاء الاستخبارات، ولمسة من الكاريزما نجمة السينما؟
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتأو عالم خال من المرض … ليس فقط لعائلتك، ولكن لكل عائلة في العالم؟
استنادا إلى الأحداث الأخيرة، يعمل العديد من العلماء نحو هذا الأخير.
في وقت سابق من هذا الشهر، استخدم علماء من جامعة أوريغون للصحة والعلوم أداة تحرير الجينات لتصحيح طفرة مسببة للأمراض في جنين.
أدفرتيسيمنتهذه التقنية، المعروفة باسم كريسبر-Cas9، ثابتة الطفرة في الحمض النووي النووي الأجنة التي تسبب اعتلال عضلة القلب الضخامي، وهو حالة القلب الشائعة التي يمكن أن تؤدي إلى فشل القلب أو الموت القلبي.
هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اختبار أداة تحرير الجينات هذه على البيئات البشرية ذات الجودة السريرية.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنتلو كان أحد هذه الأجنة قد زرع في رحم المرأة وسمح له بالتطور الكامل، فإن الطفل كان خاليا من الاختلاف المسبب للمرض في الجين.
هذا النوع من التغيير المفيد كان سينتقل أيضا إلى الأجيال القادمة.
لم يتم زرع أي من الأجنة في هذه الدراسة أو سمح لها بالتطور. ولكن نجاح التجربة يقدم لمحة عن إمكانات كريسبر-Cas9.
ومع ذلك، هل سنكون قادرين على تحرير عالمنا الخالي من المرض؟
كيف يعمل تحرير الجينات
وفقا لمؤسسة الأمراض الوراثية، هناك أكثر من 6000 من الاضطرابات الوراثية البشرية.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتيمكن أن يستخدم العلماء نظريا كريسبر-Cas9 لتصحيح أي من هذه الأمراض في جنين.
للقيام بذلك، فإنها تحتاج إلى قطعة مناسبة من الحمض النووي الريبي لاستهداف مساحات المقابلة من المواد الوراثية.
إنزيم Cas9 يقطع الحمض النووي في تلك البقعة، والذي يسمح للعلماء بحذف أو إصلاح أو استبدال جين معين.
إعلانبعض الأمراض الوراثية، على الرغم من ذلك، قد يكون من الأسهل لعلاج هذه الطريقة من غيرها.
"معظم الناس يركزون، في البداية على الأقل، على الأمراض حيث هناك حقا واحد فقط الجينات المعنية - أو عدد محدود من الجينات - وانهم حقا مفهومة جيدا" ميجان هوشستراسر، دكتوراه، مدير الاتصالات العلوم في معهد الجينوميات المبتكر في كاليفورنيا، وقال هيلثلين.
أدفرتيسيمنتادفرتيسيمنتالأمراض الناجمة عن طفرة في جين واحد تشمل مرض الخلايا المنجلية، التليف الكيسي، ومرض تاي-ساكس. وهذه تؤثر على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم.
هذه الأنواع من الأمراض، على الرغم من ذلك، تفوق بكثير الأمراض مثل أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري والسرطان، والتي تقتل الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم كل عام.
علم الوراثة - جنبا إلى جنب مع العوامل البيئية - يساهم أيضا في السمنة، والمرض العقلي، ومرض الزهايمر، على الرغم من أن العلماء لا يزالون يعملون على فهم بالضبط كيف.
إعلانفي الوقت الراهن، تركز معظم الأبحاث كريسبر-Cas9 على الأمراض أبسط.
"هناك الكثير من الأشياء التي يجب أن يتم تطويرها مع التكنولوجيا للوصول إلى المكان الذي يمكن أن نطبقه من أي وقت مضى على واحدة من تلك الأمراض المتعددة، حيث تساهم جينات متعددة أو جين واحد له آثار متعددة، "قال هوشستراسر.
أدفرتيسيمنت أدفرتيسيمنتعلاج البالغين والأطفال، وليس الأجنة
على الرغم من أن "الأطفال المصممين" كسب الكثير من الاهتمام وسائل الإعلام، والكثير من الأبحاث كريسبر-Cas9 يتركز في أماكن أخرى.
"معظم الناس الذين يعملون على هذا لا يعملون في الأجنة البشرية"، وقال هوشستراسر. "انهم يحاولون معرفة كيف يمكننا تطوير العلاجات للأشخاص الذين لديهم بالفعل الأمراض. "
هذه الأنواع من العلاجات من شأنها أن تفيد الأطفال والبالغين الذين يعيشون بالفعل مع مرض وراثي، وكذلك الأشخاص الذين يصابون بالسرطان.
هذا النهج قد يساعد أيضا 25 مليون إلى 30 مليون أميركي الذين لديهم واحد من أكثر من 6، 800 الأمراض النادرة.
"إن تحرير الجينات هو خيار قوي حقا للأشخاص الذين يعانون من أمراض نادرة"، قال هوشستراسر. "هل يمكن نظريا القيام المرحلة الأولى تجربة سريرية مع جميع الناس في العالم التي لديها حالة معينة [نادرة] وعلاج كل منهم إذا كان يعمل. "
الأمراض النادرة تؤثر على أقل من 200،000 شخص في الولايات المتحدة في أي وقت من الأوقات، مما يعني أن هناك حافزا أقل للشركات الصيدلانية لتطوير العلاجات.
وتشمل هذه الأمراض الأقل شيوعا التليف الكيسي، ومرض هنتنغتون، والضمور العضلي، وأنواع معينة من السرطان.
حقق الباحثون في العام الماضي في جامعة كاليفورنيا بيركلي تقدما في تطوير العلاج خارج الجسم الحي - حيث كنت تأخذ الخلايا من شخص، وتعديلها، ووضعها مرة أخرى في الجسم.
كان هذا العلاج لمرض الخلايا المنجلية. في هذه الحالة، طفرة جينية تسبب جزيئات الهيموغلوبين لعصا معا، مما يشوه خلايا الدم الحمراء. هذا يمكن أن يؤدي إلى انسداد في الأوعية الدموية، وفقر الدم، والألم، وفشل الجهاز.
استخدم الباحثون كريسبر-Cas9 في هندسة الخلايا الجذعية وراثيا لإصلاح طفرة مرض الخلايا المنجلية. ثم قاموا بحقن هذه الخلايا في الفئران.
انتقلت الخلايا الجذعية إلى نخاع العظام وتطورت إلى خلايا دم حمراء صحية. وبعد أربعة أشهر، يمكن العثور على هذه الخلايا في دم الفئران.
هذا ليس علاجا للمرض، لأن الجسم سوف يستمر في صنع خلايا الدم الحمراء التي لديها طفرة مرض المنجل.
لكن الباحثين يعتقدون أنه إذا كانت هناك خلايا جذعية صحية كافية تتجذر في نخاع العظم، فإنها يمكن أن تقلل من شدة أعراض المرض.
هناك حاجة إلى مزيد من العمل قبل أن يتمكن الباحثون من اختبار هذا العلاج لدى الأشخاص.
استخدمت مجموعة من الباحثين الصينيين تقنية مماثلة في العام الماضي لعلاج الأشخاص الذين يعانون من شكل عدواني من سرطان الرئة - أول تجربة سريرية من نوعها.
في هذه التجربة، عدل الباحثون الخلايا المناعية للمرضى لتعطيل الجين الذي ينطوي على وقف الاستجابة المناعية للخلية.
ويأمل الباحثون أنه بمجرد حقنه في الجسم، فإن الخلايا المناعية المحورة وراثيا ستشن هجوما أقوى ضد الخلايا السرطانية.
هذه الأنواع من العلاجات قد تعمل أيضا لأمراض الدم الأخرى، والسرطانات، أو مشاكل المناعة.
ولكن بعض الأمراض ستكون أكثر تحديا لعلاج هذه الطريقة.
"إذا كان لديك اضطراب في الدماغ، على سبيل المثال، لا يمكنك إزالة الدماغ لشخص ما، وتحرير الجينات ومن ثم وضعها مرة أخرى في"، وقال هوشستراسر. "لذلك علينا أن نعرف كيفية الحصول على هذه الكواشف إلى الأماكن التي تحتاج إلى أن تكون في الجسم. "
الوقاية من المرض البشري بشكل غير مباشر
ليس كل مرض إنساني ناجم عن طفرات في جينومنا.
الأمراض المنقولة بالنواقل مثل الملاريا والحمى الصفراء وحمى الضنك وداء النوم تقتل أكثر من مليون شخص في جميع أنحاء العالم كل عام.
العديد من هذه الأمراض تنتقل عن طريق البعوض، ولكن أيضا عن طريق القراد والذباب والبراغيث وقواقع المياه العذبة.
يعمل العلماء على طرق لاستخدام تحرير الجينات للحد من عدد هذه الأمراض على صحة الناس في جميع أنحاء العالم.
"يمكن أن نحصل على التخلص من الملاريا عن طريق هندسة البعوض التي لا يمكن أن تنقل الطفيلي الذي يسبب الملاريا"، وقال هوشستراسر. "يمكننا أن نفعل ذلك باستخدام تقنية كريسبر-Cas9 لدفع هذه الصفة من خلال السكان البعوض بأكمله بسرعة كبيرة. "
يستخدم الباحثون أيضا كريسبر-Cas9 لإنشاء الأطعمة" مصمم ".
استخدمت دوبونت مؤخرا تحرير الجينات لإنتاج مجموعة جديدة من الذرة الشمعية التي تحتوي على كميات أعلى من النشا، والذي يستخدم في الغذاء والصناعة.
قد تساعد المحاصيل المعدلة أيضا على تقليل الوفيات الناجمة عن سوء التغذية، وهي مسؤولة عن ما يقرب من نصف الوفيات في جميع أنحاء العالم لدى الأطفال دون سن الخامسة.
يمكن للعلماء استخدام كريسبر-Cas9 لإنشاء أصناف جديدة من المواد الغذائية المقاومة للآفات ، أو مقاومة للجفاف، أو تحتوي على المزيد من المغذيات الدقيقة.
إحدى مزايا كريسبر-كاس 9، بالمقارنة مع الطرق التقليدية لتربية النباتات، هي أنه يسمح للعلماء بإدخال جين واحد من نبات بري ذي صلة إلى صنف مستنبت بدون سمات أخرى غير مرغوب فيها.
يمكن أيضا للتحرير الجيني في الزراعة أن يتحرك بسرعة أكبر من البحث في الناس لأنه ليس هناك حاجة لسنوات من التجارب المخبرية والحيوانية والبشرية.
"على الرغم من أن النباتات تنمو ببطء شديد"، قال هوشستراسر، "إنه حقا أسرع للحصول على [النباتات المعدلة وراثيا] في العالم من إجراء تجربة سريرية في الناس. "
مخاوف السلامة والأخلاق
تعتبر كريسبر-Cas9 أداة قوية، ولكنها تثير أيضا العديد من المخاوف.
"هناك الكثير من النقاش الآن حول أفضل طريقة للكشف عن ما يسمى ب" الآثار غير المستهدفة "، قال هوشستراسر. "هذا هو ما يحدث عندما يقطع البروتين [Cas9] في مكان ما إلى حيث تريد أن تقطع. "
يمكن أن تؤدي التخفيضات خارج الهدف إلى مشاكل وراثية غير متوقعة تؤدي إلى وفاة الجنين.وقد يؤدي أي تعديل في الجينة الخاطئة إلى ظهور مرض وراثي جديد تماما يتم تمريره إلى الأجيال المقبلة.
حتى استخدام كريسبر-Cas9 لتعديل البعوض وغيرها من الحشرات يثير مخاوف تتعلق بالسلامة - مثل ما يحدث عند إجراء تغييرات واسعة النطاق على النظام الإيكولوجي أو سمة في السكان الذين يخرجون عن نطاق السيطرة.
وهناك أيضا العديد من القضايا الأخلاقية التي تأتي مع تعديل الأجنة البشرية.
لذلك سوف كريسبر-Cas9 مساعدة في التخلص من عالم المرض؟
ليس هناك شك في أنها سوف تجعل دنت كبيرة في كثير من الأمراض، ولكن من غير المرجح أن علاج كل منهم في أي وقت قريب.
لدينا بالفعل أدوات لتجنب الأمراض الوراثية - مثل الفحص الجيني المبكر للأجنة والأجنة - ولكن هذه ليست مستخدمة عالميا.
"ما زلنا لا نتجنب أطنان من الأمراض الوراثية، لأن الكثير من الناس لا يعرفون أن لديهم طفرات يمكن أن تكون موروثة"، قال هوشستراسر.
بعض الطفرات الجينية تحدث أيضا بشكل تلقائي. وهذا هو الحال مع العديد من أنواع السرطان التي تنتج عن عوامل بيئية مثل الأشعة فوق البنفسجية ودخان التبغ وبعض المواد الكيميائية.
الناس أيضا اتخاذ الخيارات التي تزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والسكتة الدماغية والسمنة والسكري.
لذلك ما لم يتمكن العلماء من استخدام كريسبر-Cas9 للعثور على علاجات لأمراض الحياة هذه - أو مهندس وراثيا للتوقف عن التدخين وبدء ركوب الدراجات للعمل - ستبقى هذه الأمراض في المجتمع البشري.
"قال هوشستراسر:" هناك أشياء من هذا القبيل ستحتاج دائما إلى العلاج. "لا أعتقد أنه من الواقعي أن نفكر في أننا سنمنع كل مرض من أي إنسان. "
