پیشرفت انقلابی در ویرایش ژن: اصلاح همزمان چندین جهش DNA با روش رترون

چالش‌های درمان اختلالات ژنتیکی پیچیده

بسیاری از اختلالات ژنتیکی نظیر فیبروز کیستیک، هموفیلی و بیماری تای ساکس، ناشی از جهش‌های متعدد در ژنوم افراد هستند. تنوع بالا در تعداد و نوع این جهش‌ها، حتی در میان بیمارانی که از یک بیماری مشابه رنج می‌برند، طراحی درمان‌های ژنتیکی کارآمد برای گروه‌های بزرگ را دشوار کرده و اغلب این درمان‌ها محدود به افرادی با جهش‌های بسیار خاص می‌شوند.

فناوری رترون: گامی فراتر در ویرایش ژن

تکنیک پیشرفته ویرایش ژن معرفی شده توسط محققان دانشگاه تگزاس، دقت و کارایی بالاتری نسبت به روش‌های پیشین دارد. این روش قادر است چندین جهش مرتبط با بیماری را به طور همزمان در سلول‌های پستانداران اصلاح کند. محققان همچنین از این فناوری برای ترمیم جهش‌های مرتبط با اسکولیوز در جنین‌های ماهی‌های زبرا نیز استفاده کرده‌اند.

اساس این پیشرفت بر رترون‌ها استوار است؛ اینها اجزای ژنتیکی هستند که به طور طبیعی در باکتری‌ها یافت می‌شوند و از آنها در برابر عفونت‌های ویروسی محافظت می‌کنند. این اولین بار است که دانشمندان از رتْرون‌ها برای اصلاح جهش‌های بیماری‌زا در مهره‌داران استفاده می‌کنند، که افق‌های جدیدی را در درمان ژنتیکی انسان می‌گشاید.

جسی بوفینگتون، دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه و یکی از نویسندگان مقاله منتشرشده در Nature Biotechnology، اظهار داشت: «اکثر روش‌های ویرایش ژن موجود محدود به یک یا دو جهش هستند و بسیاری از بیماران از دسترس آنها خارج می‌شوند. هدف ما توسعه فناوری ویرایش ژنی است که شامل بیماران با جهش‌های نادر و متنوع شود و استفاده از رتْرون‌ها این امکان را فراهم می‌کند که گروه گسترده‌تری از بیماران تحت درمان قرار گیرند.»

استراتژی «دموکراتیک کردن» درمان ژن

روش مبتنی بر رترون، به جای تمرکز بر اصلاح یک جهش منفرد، می‌تواند یک بخش طولانی از DNA آسیب‌دیده را با نسخه سالم آن جایگزین کند. این ویژگی حیاتی بدان معناست که:

• همان بسته رترون می‌تواند جهش‌های متعددی را در آن منطقه اصلاح کند.
• نیاز به سفارشی‌سازی و طراحی مجدد برای هر بیمار از بین می‌رود.

ایلیا فینکلستاین، استاد زیست‌شناسی مولکولی، این استراتژی را «دموکراتیک کردن درمان ژن» خواند و افزود که این ابزارها می‌توانند گروه بزرگی از بیماران را در یک مرحله درمان کنند. او تاکید کرد که این امر از نظر مالی و مقرراتی ساده‌تر خواهد بود، زیرا تنها به یک تایید سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) نیاز دارد.

افزایش کارایی و روش تحویل

در حالی که تلاش‌های قبلی برای استفاده از رترون‌ها در سلول‌های پستانداران موفقیت محدودی داشتند (حدود ۱.۵٪ سلول‌های هدف DNA جدید وارد می‌کردند)، روش جدید دانشگاه تگزاس پیشرفت چشمگیری نشان داده است. این سیستم توانسته است حدود ۳۰٪ سلول‌های هدف را اصلاح کند. محققان بر این باورند که با بهینه‌سازی‌های آتی، کارایی می‌تواند حتی بیشتر افزایش یابد.

علاوه بر این، سیستم رترون می‌تواند به صورت RNA داخل نانوذرات لیپیدی تحویل داده شود، که این امر یکی از چالش‌های رایج در انتقال ابزارهای ویرایش ژن را برطرف می‌سازد.

هدف‌گیری فیبروز کیستیک و جهش‌های نادر

تیم تحقیقاتی در حال حاضر این روش را برای درمان فیبروز کیستیک (CF) به کار می‌برد؛ بیماری‌ای که ناشی از جهش در ژن CFTR بوده و منجر به مشکلات شدید تنفسی می‌شود. این پژوهش توسط کمک‌های مالی از سازمان‌های غیرانتفاعی مانند «Emilys Entourage» که از ۱۰٪ بیماران CF که به درمان‌های فعلی پاسخ نمی‌دهند حمایت می‌کند و همچنین «بنیاد فیبروز کیستیک» پشتیبانی می‌شود.

بوفینگتون در مورد اهمیت این روش برای بیماران نادر گفت: «فناوری‌های سنتی ویرایش ژن معمولاً روی شایع‌ترین جهش‌ها تمرکز می‌کنند، زیرا بهینه‌سازی برای جهش‌های منفرد هزینه‌بر است. اما بیش از هزار جهش می‌تواند CF ایجاد کند و توسعه درمان برای تعداد معدودی از بیماران اقتصادی نیست. با روش رترون، ما می‌توانیم یک بخش کامل معیوب را جایگزین کنیم و جمعیت بسیار بیشتری از بیماران را تحت تاثیر قرار دهیم.»

محققان در حال جایگزینی بخش‌های معیوب ژن CFTR در مدل‌های سلولی شبیه‌ساز CF هستند و قصد دارند این روش را به سلول‌های تنفسی مستقیم بیماران گسترش دهند.