برش DNA سلول‌های بیمار با «قیچی ژنتیکی» جدید

مجموعه: اخبار پزشکی

تاریخ انتشار : جمعه, ۱۸ اردیبهشت ۱۴۰۵ ۰۹:۵۲

به گزارش ایسنا، در سال‌های اخیر فناوری CRISPR به یکی از مهم‌ترین ابزارهای زیست‌پزشکی تبدیل شده است. این فناوری به دانشمندان امکان می‌دهد بخش‌های مشخصی از ماده ژنتیکی موجودات زنده را شناسایی و اصلاح کنند. در رایج‌ترین شکل این فناوری، پروتئینی به نام Cas9 مانند یک «قیچی مولکولی» عمل می‌کند و می‌تواند نقطه خاصی از DNA را برش دهد تا اصلاح ژنتیکی انجام شود. این توانایی باعث شده CRISPR امیدهای زیادی برای درمان بیماری‌های ژنتیکی ایجاد کند، زیرا بسیاری از بیماری‌ها ناشی از خطا در کد ژنتیکی هستند.

با وجود این پیشرفت‌ها، یکی از چالش‌های بزرگ در پزشکی همچنان باقی مانده است: چگونه می‌توان سلول‌های بیمار یا خطرناک را از بین برد، بدون این‌که به سلول‌های سالم آسیب برسد. این مسئله در درمان سرطان و بسیاری از بیماری‌های ویروسی اهمیت زیادی دارد. روش‌هایی مانند شیمی‌درمانی اگرچه می‌توانند سلول‌های سرطانی را از بین ببرند، اما اغلب به سلول‌های سالم نیز آسیب می‌زنند و عوارض جانبی زیادی ایجاد می‌کنند. بنابراین دانشمندان همواره به دنبال روش‌هایی دقیق‌تر و هدفمندتر بوده‌اند که بتوانند فقط سلول‌های مشکل‌دار را نابود کنند.

در همین زمینه، گروهی از پژوهشگران از جمله «جرد تامپسون»، پژوهشگر تحصیلات تکمیلی بیوشیمی، و «یانگ لیو»، استاد بیوشیمی در University of Utah Health، مطالعه‌ای انجام داده‌اند که به بررسی نوعی جدید از سامانه CRISPR پرداخته است. این پژوهش که به بررسی توانایی یک پروتئین خاص برای از بین بردن سلول‌های بیمار اختصاص دارد، نشان می‌دهد این ابزار می‌تواند به‌طور هدفمند سلول‌های حاوی جهش‌های خطرناک یا عفونت‌های ویروسی را نابود کند.

در این پژوهش از پروتئینی به نام Cas12a2 استفاده شد. برخلاف Cas9 که تنها یک برش دقیق در DNA ایجاد می‌کند، Cas12a2 پس از فعال شدن رفتاری بسیار تهاجمی‌تر دارد. این مولکول ابتدا یک توالی ژنتیکی مشخص را در RNA تشخیص می‌دهد؛ RNA نسخه‌ای موقت از اطلاعات ژنتیکی است که در فرایند تولید پروتئین‌ها نقش دارد. هنگامی که Cas12a2 این توالی هدف را پیدا می‌کند، به‌سرعت شروع به بریدن DNA سلول می‌کند و این فرایند را متوقف نمی‌کند. در نتیجه آسیب گسترده‌ای به ماده ژنتیکی وارد می‌شود و سلول هدف در نهایت از بین می‌رود.

یافته‌های پژوهش نشان می‌دهند که این سیستم می‌تواند به‌طور مؤثری سلول‌های سرطانی را هدف قرار دهد. پژوهشگران Cas12a2 را طوری برنامه‌ریزی کردند که جهشی در ژنی به نام KRAS را تشخیص دهد؛ جهشی که می‌تواند موجب رشد کنترل‌نشده سلول‌ها و ایجاد سرطان شود. در آزمایش‌های آزمایشگاهی، این روش توانست رشد سلول‌های سرطانی ریه انسان را که این جهش را داشتند تا حدود ۵۰ درصد کاهش دهد. جالب آن‌که سلول‌هایی که نسخه سالم ژن KRAS را داشتند، تحت تأثیر این سیستم قرار نگرفتند.

در بخش دیگری از تحقیق، دانشمندان بررسی کردند که آیا این فناوری می‌تواند علیه عفونت‌های ویروسی نیز به کار رود یا نه. آن‌ها Cas12a2 را برای شناسایی RNA ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) برنامه‌ریزی کردند؛ ویروسی که می‌تواند باعث زگیل تناسلی و حتی سرطان دهانه رحم شود. نتایج نشان دادند این سیستم توانست رشد سلول‌های آلوده به ویروس را در محیط آزمایشگاهی بیش از ۹۰ درصد کاهش دهد، در حالی که سلول‌های سالم آسیبی ندیدند.

آزمایش‌ها همچنین در مدل‌های حیوانی انجام شد. هنگامی که Cas12a2 هدف‌گیری‌شده علیه HPV به تومورهای آلوده به ویروس در موش‌ها تزریق شد، رشد تومورها کندتر شد. این نتیجه نشان می‌دهد که چنین راهبردی می‌تواند در بدن موجودات زنده نیز مؤثر باشد. پژوهشگران معتقدند همین روش می‌تواند برای هدف قرار دادن ویروس‌های دیگر، از جمله HIV نیز برنامه‌ریزی شود.

اما با وجود نتایج امیدوارکننده فوق که در نشریه علمی و بسیار معتبر Nature منتشر شده‌اند، دانشمندان تأکید می‌کنند که این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی پژوهش قرار دارد. بیشتر آزمایش‌ها تاکنون در سلول‌های کشت‌شده در آزمایشگاه انجام شده است و پیش از استفاده در انسان، باید آزمایش‌های گسترده‌تری برای بررسی ایمنی و کارایی آن در حیوانات انجام شود. همچنین رساندن مقدار کافی از این مولکول به بافت‌های مورد نظر در بدن یکی از چالش‌های مهم آینده خواهد بود.

با این حال، محققان معتقدند توانایی این مولکول برای از بین بردن دقیق سلول‌های بیمار می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای داشته باشد. علاوه بر سرطان و عفونت‌های ویروسی، ممکن است در آینده از این روش برای حذف سلول‌هایی که در بیماری‌های عصبی مواد سمی تولید می‌کنند یا در برخی بیماری‌های مرتبط با افزایش سن نقش دارند نیز استفاده شود.