پزشکان گیل

نوبل شیمی ۲۰۲۰

دکتر محمدحسن هدایتی اُمامی

«کریسپِر کاس ۹» (CRISPR/Cas9) یک ابزار پرقدرت ویرایش ژن است که آن‌چنان اهمیت دارد که تنها طی چند سال، دنیای علم و فناوری را دگرگون کرده است و جایزه نوبل را به دو دانشمند کاشف آن داده‌اند. این ابزار، درست مثل یک قیچی، تکه‌ای از DNA را برمی‌دارد و تکه دلخواهی در همان‌جا می‌گذارد، و این کار هم روی یاخته‌های سوماتیک و هم یاخته‌های ژرمینال شدنی است، و روی حیوانات زنده، یعنی روی همه موجوداتی که دارای DNA هستند، از ویروس‌ها تا باکتری‌ها، تک‌یاخته‌ای‌ها، گیاهان و جانوران انجام می‌شود. با این ابزار ویروس‌ها را ناتوان می‌کنند، باکتری‌ها را وامی‌‌دارند مواد مورد نیاز ما را بسازند، نژاد گیاهان را اصلاح می‌کنند، غله پربارتر و غنی‌تری تولید می‌کنند، دام‌‌های سالم‌‌تر، پُر زاد و ولدتر با محصولاتی غنی‌تر تولید می‌کنند، و حتی جانوران در حال انقراض را نجات می‌دهند.

کاربردهای پزشکی
همیشه نگرانی هست که دستکاری ژنتیکی نطفه انسان سر از «اصلاح نژاد» درآورد، و ترس از عاقبت شوم آن، همه کشورها را واداشته است قوانین محکمی برای جلوگیری از کار روی نطفه انسان بگذرانند؛ یا چنین کارهایی را ممنوع کرده‌اند یا تنها در آزمایشگاه‌های معین، با حفاظت اکید، اجازه انجام آزمایش روی نطفه انسان را داده‌اند.

رمزگشایی از بیماری‌های ارثی قبلی / کشف بیماری‌های ژنتیکی تازه
با دستکاری ژنتیکی با کمک کریسپِر، مبنای ژنتیکی بسیاری از بیماری‌ها روشن، و ژن‌های معیوب آشکار می‌شود. نقش و کار آن ژن‌ها مشخص و ماهیت پروتئین‌های دخیل در آن‌ها روشن می‌شود. همه این آگاهی‌‌ها به دانشمندان کمک می‌‌کند بیماری‌ها را زودتر تشخیص بدهند و به‌‌موقع و بهتر درمان کنند.

ساختن نمونه سرطان انسان در حیوانات یا یاخته‌های انسان
ژن‌های سرطان‌ساز یا زمینه‌ساز سرطان فراوان‌اند. مطالعه درباره ابعاد تاثیرگذاری این ژن‌ها به دانشمندان کمک می‌کند راه‌هایی تازه برای شناخت و درمان آن‌ها پیدا کنند. داروهای تازه را بیازمایند و تاثیر خوب و بد آن‌ها را مشخص کنند. با کریسپِر به‌راحتی می‌توان ژن مورد نظر را وارد یاخته انسان سالم کرد یا حیوانی دارای آن ژن پرورش داد. دامنه این کارها بسیار گسترده است. می‌توان جهشی در جای معینی در کروموزوم قرار داد که کار تازه‌ای بکند، از کار قبلی ناتوان شود یا بخشی از کروموزوم حذف شود. به کمک این ابزار می‌توانند اثرات این کارها را روی همان یاخته بررسی کنند، یا یاخته را به حیوانی سالم یا بیمار پیوند زنند و نتایج حضور این یاخته دست‌ساز را در بدن حیوان پیگیری کنند.

مبارزه با عفونت‌های ویروسی
ویروس‌ها هم خود باعث بیماری عفونی ویروسی می‌شوند، هم زمینه چندین سرطان مختلف را فراهم می‌کنند. با کریسپِر می‌توان ژن‌(های) آن‌ها را دگرگون کرد و مانع تکثیر و دوام‌شان در بدن میزبان شد. پژوهش‌ها در این زمینه در مورد ویروس‌های زیر ادامه دارد:
Human Simplex Virus ۱، Human Cytomegalovirus، Human Papillomaviruses (HPV) ، Epstein-Barr Virus، Hepatitis B virus، و Human Immunodeficiency Virus (HIV)
این ویروس‌ها طبق معمول از دستگاه‌های یاخته میزبان برای تکثیر و دوام خود استفاده می‌کنند؛ با این دستکاری ژنومی، توان این کار را از ویروس‌ها می‌گیرند.
با کریسپِر می‌توان توالی اسید نوکلئیک ویروس را هدف گرفت و نابودش کرد؛ یا توالی نوکلئوتیدی میزیان را طوری مهندسی کرد که قادر به مقاومت در برابر ویروس باشد؛ می‌توان در یاخته میزبان عامل لازم برای زندگی و تکثیر ویروس را حذف کرد؛ با دستکاری ژن، داروهایی ضد ویروس را مورد بررسی قرار داد یا واکسن‌هایی برای بیماری‌های ویروسی ساخت.

درمان بیماری‌های عصبی
تقریباً همه این بیماری‌ها مزمن و دیرپا و ویرانگرند، و فرد مبتلا را ناتوان می‌کنند و باعث مرگ زودرس می‌شوند. بسیاری از آن‌ها مبنای ژنتیک، یا زمینه‌ای ارثی دارند. کاربرد کریسپِر در مورد آن‌ها، امکانات ذی‌قیمتی برای پیشگیری از بروز، متوقف کردن سیر پیشرونده، و کند کردن سیر ویرانگر، یا محدود کردن اثر ویرانگر آن‌ها در اختیار ما می‌گذارد.
در مبتلایان به بیماری ‌هانتینگتون با کمک گرفتن از کریسپِر توانسته‌اند جهش ژن مربوطه را برطرف کنند، بی‌آن‌که به آلل سالم آسیبی وارد شود.
در مورد اسکیزوفرنی، روی مدل حیوانی روی ژن MIR۱۳۷ که یکی از عوامل خطر این بیماری است، کار کرده‌اند. به داخل مغز موش، محلولی از ویروس حامل تزریق کردند؛ این ویروس حامل دارای RNAs راهنمایی بود که ژن مذکور را هدف می‌گرفت. نتیجه عالی بود. توانستند آن ژن معیوب را از مغز موش حذف کنند، بی‌آن‌که آسیبی به جای دیگر بدن وارد شود. معلوم شد از همین ویروس حامل می‌توان برای ژن‌درمانی، و حذف و مهندسی ژن‌ها در بیماری‌های دیگر، استفاده کرد. کار با مغز انسان بسیار دشوار است. راه‌های رساندن سازه‌های اصلی کریسپِر به درون مغز هنوز مشخص نیست. تاثیر درازمدت این کار هنوز مبهم است و نگران از بیهوده بودن کار یا ایجاد خرابی‌های بیشتر، دست دانشمندان را بسته است.

آلرژی و بیماری‌های ایمنی
– کسانی که کمبود Janus Kinase3 (JAK3) دارند، با آن‌که تعداد لنفوسیت‌های B طبیعی دارند، لیکن کارکرد این لنفوسیت‌ها خراب است و همچنین فاقد یاخته‌های کشنده طبیعی (NKs) و لنفوسیت‌های T هستند. با کمک کریسپِر توانسته‌اند یاخته بنیادی همه‌کاره‌ای بسازند که هر سه نابه‌سامانی این بیماران را برطرف کند.
سندرم هیپرایمنوگلبولینمی IgM وابسته به X، در اثر جهشی در ژن چسبانه CD40 به‌وجود می آید. با کمک کریسپِر توانسته‌اند آن را درمان کنند.
بیماری گرانولوماتوز مزمن وابسته به X، در اثر جهشی در ژن CYBB به‌وجود میآید؛ در اثر آن، فاگوسیت نمی‌تواند به‌قدر کافی سوپراکسید تولید کند و قادر به کشتن میکروب‌های مهاحم نیست. با کمک کریسپِر توانستند در فاگوسیت‌های این بیماران، جهش ژن CYBB را اصلاح کنند و کار اصلی آن یاخته‌ها را برگردانند.
در ایجاد بیماری‌هایی مثل آسم و رینیت آلرژیک، پلی‌مورفیسم تک‌نوکلئوتیدی (SNPs) نقش ایفا می‌کند. با کمک کریسپِر به‌راحتی می‌توان این SNPها را اصلاح کرد. در بیماری‌های آلرژیک و ایمنی، یاخته‌های خونی نقش بسیار مهمی دارند. با کمک کریسپِر، نظراً می‌توان ژن‌های مربوطه را اصلاح یا خنثی کرد. زمینه کار در این موارد همچنان باز است.

اثر ضد باکتری
یا کمک کریسپِر می‌توان خاصیت ضد میکروبی معینی را در حامل که معمولاً ویروسی بی‌آزار است، ایجاد کرد و آن ویروس را به بیمار مبتلا به عفونت تزریق کرد تا آن حامل با راهنمایی RNA خود به باکتری مشخصی حمله کند و آن را از بین ببرد. به‌خاطر اختصاصی بودن RNA، میکروب‌هایی که بیماری‌زا نیستند، مورد هدف قرار نمی‌گیرند؛ بنابراین می‌توان تصور کرد که استفاده از کریسپِر به‌عنوان وسیله آنتی‌بیوتیک، چقدر گسترده و کارساز خواهد بود.

این‌ها نمونه‌های کوچکی است از کارهای عظیمی که تا کنون انجام شده و در دست انجام است. این ابزار ذهن هر پژوهنده‌ای را به پرواز درمی‌آورد و به هر ذهن جوینده‌ای برای یافتن ناشناخته‌ها، پروبال میدهد. باید منتظر نتایج شگرف کاربرد آن باشیم!

همچنین بخوانید:
ابزار ویرایش CRISPR-Cas9 غوغا به‌پا می‌کند!
دکتر محمدحسن هدایتی اُمامی، پزشکان گیل، ‌ش ۱۶۲، فروردین ۹۶ (این‌جا)

دکتر محمدحسن هدایتی اُمامی
متخصص داخلی- غدد
دانشیار دانشگاه علوم پزشکی گیلان
نشانی: رشت، گلسار، بلوار سمیه، ساختمان پارس کلینیک، تلفن: ۳۳۱۱۱۲۲۸

Email: hedayati1947@yahoo.com
Telegram: t.me/MHAN_Endocrine

جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۰ به‌طور مشترک به امانوئل شارپنتیه (Emmanuelle Charpentier) و جنیفر آ. دودنا (Jennifer A. Doudna) به‌پاس توسعه روشی برای ویرایش ژنوم اهدا شد.

جنیفر آ. دودنا
متولد ۱۹ فوریه ۱۹۶۴، واشنگتن دی سی، ایالات متحده آمریکا
دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا

Jennifer Doudna stands for a portrait after receiving the Nobel Prize in Chemistry during a small ceremony at Doudna’s home in Berkeley on December 8, 2020.

امانوئل شارپنتیه
متولد ۱۱ دسامبر ۱۹۶۸، Juvisy-sur-Orge، فرانسه
واحد ماکس پلانک برای علم بیماری‌زاها، برلین، آلمان

Nobel Prize Ceremony 2020 for Emanuelle Charpentier