نسل جدیدی از فناوری CRISPR برای نابودی سلولهای سرطانی و آلوده به ویروس
پژوهشگران فناوری جدیدی مبتنی بر CRISPR توسعه دادهاند که بهجای ویرایش ژن، DNA سلولهای هدف را تخریب میکند؛ رویکردی که میتواند در آینده برای مقابله با سرطان و عفونتهای ویروسی مورد استفاده قرار گیرد.
به گزارش مدرن مد به نقل از healthcare.utah، پژوهشگران دانشگاه یوتا موفق به توسعه نسل جدیدی از فناوری CRISPR شدهاند که بهجای اصلاح مستقیم ژنها، سلولهای بیمار یا آلوده را هدف قرار داده و با تخریب DNA آنها، موجب مرگ سلول میشود.
این فناوری بر پایه پروتئین Cas12a2 طراحی شده است؛ پروتئینی که برخلاف پروتئین شناختهشده Cas9، تنها یک برش دقیق در DNA ایجاد نمیکند، بلکه پس از شناسایی هدف ژنتیکی، میتواند رشتههای DNA را بهصورت گسترده تخریب کند. نتایج این پژوهش در مجله علمی Nature منتشر شده است.
Cas12a2؛ «خردکننده» DNA
در فناوریهای متداول ویرایش ژن CRISPR، پروتئین Cas9 یک توالی مشخص از DNA را شناسایی کرده و برشی دقیق در همان نقطه ایجاد میکند. اما Cas12a2 عملکرد متفاوتی دارد.
این پروتئین یک توالی ژنتیکی مشخص را در RNA شناسایی میکند و پس از فعال شدن، فرایند برش DNA را آغاز کرده و متوقف نمیشود.
به گفته یانگ لیو، استادیار بیوشیمی در دانشگاه یوتا و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه، هدف Cas12a2 اصلاح سلول نیست، بلکه نابودی آن است.
تخریب گسترده DNA در نهایت سلول هدف را با آسیب شدید ژنتیکی مواجه کرده و موجب خودتخریبی آن میشود. پژوهشگران میتوانند این پروتئین را طوری برنامهریزی کنند که با شناسایی توالیهای RNA اختصاصی سلولهای سرطانی یا سلولهای آلوده به ویروس فعال شود.
هدفگیری سلولهای سرطانی
پژوهشگران در یکی از آزمایشها، Cas12a2 را برای شناسایی یک جهش سرطانی در ژن KRAS برنامهریزی کردند. جهشهای این ژن میتوانند موجب رشد غیرطبیعی و سرطانی سلولها شوند.
نتایج آزمایشهای آزمایشگاهی نشان داد که Cas12a2 توانست رشد سلولهای سرطان ریه انسان دارای این جهش را حدود ۵۰ درصد کاهش دهد؛ اثری که در این آزمایش با برخی داروهای شناختهشده ضدسرطان مانند سیسپلاتین قابل مقایسه بود.
نکته قابل توجه این بود که سلولهای دارای نسخه سالم ژن KRAS تحت تأثیر این فناوری قرار نگرفتند.
لیو در اینباره گفت: «آنزیمی که ما روی آن کار میکنیم، بسیار اختصاصی است و به سلولهای سالم آسیب نمیزند. این موضوع برای یک رویکرد درمانی سرطان بسیار قابل توجه است.»
با این حال، پژوهشگران تأکید میکنند که این نتایج تاکنون عمدتاً در شرایط آزمایشگاهی به دست آمدهاند و برای مشخص شدن ایمنی و اثربخشی این فناوری در انسان، تحقیقات بیشتری لازم است.
مقابله با عفونتهای ویروسی
فناوری Cas12a2 در آزمایشهای دیگری برای هدف قرار دادن سلولهای آلوده به ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) نیز مورد استفاده قرار گرفت.
پژوهشگران با هدف قرار دادن RNA ویروس، توانستند رشد سلولهای آلوده را در محیط آزمایشگاهی بیش از ۹۰ درصد کاهش دهند، بدون آنکه آسیب قابل توجهی به سلولهای سالم وارد شود.
در مرحله دیگری از پژوهش، Cas12a2 هدفگیریشده علیه HPV به تومورهای آلوده به ویروس در موشها تزریق شد. این روش توانست سرعت رشد تومورها را کاهش دهد و نشان داد که این رویکرد دستکم در مدل حیوانی نیز قابلیت عملکرد دارد.
پژوهشگران معتقدند از آنجا که Cas12a2 قابلیت برنامهریزی برای شناسایی توالیهای مختلف RNA را دارد، میتوان در آینده آن را برای هدف قرار دادن سایر ویروسها نیز طراحی کرد؛ از جمله ویروس HIV.
فاصله تا استفاده در درمان انسان
با وجود نتایج امیدوارکننده، این فناوری هنوز فاصله قابل توجهی تا تبدیل شدن به یک درمان انسانی دارد. بخش عمده آزمایشهای انجامشده تاکنون در سلولهای رشدیافته در محیط آزمایشگاهی صورت گرفته است و پیش از آغاز کارآزماییهای بالینی، باید مطالعات بیشتری برای بررسی ایمنی، اثربخشی و نحوه رساندن Cas12a2 به بافتهای موردنظر انجام شود.
جرد تامپسون، پژوهشگر بیوشیمی در دانشگاه یوتا و یکی از نویسندگان اصلی مطالعه، هشدار داد که در صورت استفاده از این فناوری در یک موجود زنده، ممکن است اندامها و بافتهای مختلف Cas12a2 را جذب کنند و هنوز مشخص نیست حضور این پروتئین، حتی در صورت فعال نبودن، چه پیامدهایی برای بدن خواهد داشت.
از سوی دیگر، رساندن مقدار کافی از این پروتئین به بافت یا اندام هدف نیز یکی از چالشهای اساسی پیش روی توسعه این فناوری خواهد بود.
فراتر از سرطان و عفونت
پژوهشگران معتقدند ظرفیت Cas12a2 برای حذف انتخابی سلولها میتواند در آینده فراتر از درمان سرطان و بیماریهای ویروسی مورد استفاده قرار گیرد.
یکی از کاربردهای احتمالی، بیماریهای نورودژنراتیو است؛ به این معنا که بتوان سلولهای خاصی در مغز را که مواد سمی تولید میکنند، هدف قرار داد و از بین برد.
همچنین این فناوری ممکن است در آینده برای برخی بیماریهای مرتبط با افزایش سن مورد بررسی قرار گیرد؛ بیماریهایی که در آنها سلولهای آسیبدیده بدون داشتن عملکرد مفید، منابع بدن را مصرف میکنند.
رایان جکسون، دانشیار شیمی و بیوشیمی در دانشگاه ایالتی یوتا و یکی از نویسندگان ارشد این پژوهش، معتقد است قابلیت برنامهریزی Cas12a2 برای هدف قرار دادن توالیهای مختلف RNA و میزان پایین اثرگذاری خارج از هدف، میتواند زمینه را برای استفاده از این فناوری در طیف گستردهای از علوم زیستی، پزشکی و حتی کشاورزی فراهم کند.
چیس بایسل، یکی دیگر از نویسندگان ارشد مطالعه، نیز بر ضرورت انجام تحقیقات بیشتر برای بهبود این فناوری و بررسی کاربردهای آن فراتر از این مطالعه اولیه تأکید کرده است.
گامی جدید در فناوری CRISPR
فناوری CRISPR در سالهای اخیر عمدتاً بهعنوان ابزاری برای ویرایش و اصلاح DNA شناخته شده است؛ اما Cas12a2 رویکرد متفاوتی را مطرح میکند: بهجای اصلاح سلول بیمار، سلول هدف بهصورت انتخابی شناسایی و نابود شود.
پژوهشگران امیدوارند این رویکرد در صورت اثبات ایمنی و اثربخشی در مطالعات آینده، بتواند به توسعه روشهای جدیدی برای مقابله با سرطان، عفونتهای ویروسی و سایر بیماریهای ناشی از سلولهای آسیبدیده کمک کند.
با این حال، تا زمان انجام مطالعات پیشبالینی و بالینی، Cas12a2 را نمیتوان یک درمان تأییدشده برای سرطان یا عفونتهای ویروسی دانست و نتایج فعلی در مرحله پژوهشی و اثبات مفهوم قرار دارند.
