اصلاح شرایط ژنتیکی در نوزادان متولد نشده

مطالعه نویدبخش درمان بیماری ژنتیکی در پستانداران در طول رشد جنین در سه ماه اول بارداری است

A ژنتیک اختلال یک وضعیت یا بیماری است که در اثر تغییرات غیرطبیعی یا جهش در DNA فرد در ژن ایجاد می شود. ما DNA کد مورد نیاز برای ساخت پروتئین ها را فراهم می کند که سپس اکثر وظایف را در بدن ما انجام می دهند. حتی اگر یک بخش از DNA ما به نوعی تغییر کند، پروتئین مرتبط با آن دیگر نمی تواند عملکرد طبیعی خود را انجام دهد. بسته به اینکه این تغییر در کجا اتفاق می‌افتد، می‌تواند تأثیر کمی داشته باشد یا هیچ تأثیری نداشته باشد یا ممکن است سلول‌ها را چنان تغییر دهد که سپس منجر به ژنتیک اختلال یا بیماری چنین تغییراتی ناشی از خطا در تکثیر DNA (تکثیر) در طول رشد یا عوامل محیطی، سبک زندگی، سیگار کشیدن و قرار گرفتن در معرض تشعشعات است. چنین اختلالاتی به فرزندان منتقل می شود و زمانی که نوزاد در رحم مادر رشد می کند شروع می شود و بنابراین به عنوان "نقص مادرزادی" نامیده می شود.

نقایص مادرزادی می تواند جزئی یا بسیار شدید باشد و ممکن است ظاهر، عملکرد اندام و برخی از جنبه های رشد فیزیکی یا ذهنی را تحت تاثیر قرار دهد. سالانه میلیون ها کودک با بیماری جدی متولد می شوند ژنتیک شرایط این نقایص را می توان در دوران بارداری تشخیص داد زیرا در سه ماه اول بارداری که اندام ها هنوز در حال شکل گیری هستند مشهود هستند. تکنیکی به نام آمنیوسنتز برای تشخیص در دسترس است ژنتیک اختلالات در جنین با آزمایش مایع آمنیوتیک استخراج شده از رحم. با این حال، حتی با آمنیوسنتز، درمان آنها امکان پذیر نیست زیرا هیچ گزینه ای برای انجام اصلاحات قبل از تولد نوزاد در دسترس نیست. برخی از نقص ها بی ضرر هستند و نیازی به مداخله ندارند، اما برخی دیگر می توانند ماهیت جدی داشته باشند و ممکن است نیاز به درمان طولانی مدت داشته باشند یا حتی برای نوزاد کشنده باشند. برخی از نقایص را می توان در مدت کوتاهی پس از تولد نوزاد اصلاح کرد - به عنوان مثال ظرف یک هفته - اما اغلب برای درمان خیلی دیر است.

پخت ژنتیک وضعیت در نوزاد متولد نشده

برای اولین بار از تکنیک ویرایش ژن انقلابی برای درمان بیماری استفاده شد.ژنتیک در مطالعه ای که توسط محققان دانشگاه کارنگی ملون و دانشگاه ییل انجام شد، اختلال در موش ها در طول رشد جنین در رحم انجام شد. به خوبی ثابت شده است که در طول رشد اولیه در جنین (در طول سه ماه اول بارداری) سلول های بنیادی زیادی (نوع سلولی تمایز نیافته که می تواند پس از بلوغ به هر نوع سلولی تبدیل شود) وجود دارد که با سرعت زیادی در حال تقسیم هستند. این نقطه زمانی مربوطه است که a ژنتیک اگر جهش اصلاح شود، تأثیر جهش بر رشد جنین به جنین را کاهش می دهد. این احتمال وجود دارد که شدید باشد ژنتیک این بیماری حتی می تواند درمان شود و نوزاد بدون نقص مادرزادی ناخواسته متولد شود.

در این مطالعه منتشر شده در طبیعت ارتباطات محققان از تکنیک ویرایش ژن مبتنی بر اسید نوکلئیک پپتیدی استفاده کرده اند. این تکنیک قبلا برای درمان بتا تالاسمی استفاده شده است - الف ژنتیک اختلال خونی که در آن هموگلوبین (HB) تولید شده در خون به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد که سپس بر اکسیژن رسانی طبیعی به قسمت‌های مختلف بدن تأثیر می‌گذارد که منجر به عواقب غیرطبیعی شدید می‌شود. در این روش، مولکول‌های مصنوعی منحصربه‌فردی به نام اسیدهای نوکلئیک پپتیدی (PNAs) (ساخته شده از ترکیبی از ستون فقرات پروتئین مصنوعی با DNA و RNA) ایجاد شد. سپس از یک نانوذره برای انتقال این مولکول‌های PNA به همراه DNA دهنده سالم و عادی به محل ژنتیک جهش مجموعه PNA و DNA جهش تعیین شده را در یک مکان شناسایی می کند، مولکول PNA سپس مارپیچ دوگانه DNA جهش یافته یا معیوب را متصل کرده و از حالت زیپ باز می کند. در نهایت، DNA دهنده با DNA جهش یافته متصل می شود و مکانیزمی را برای تصحیح خطای DNA خودکار می کند. اهمیت اصلی این مطالعه این است که در یک جنین انجام شده است، بنابراین محققان مجبور شدند از روشی مشابه آمنیوسنتز استفاده کنند که در آن کمپلکس PNA را در کیسه آمنیوتیک (مایع آمنیوتیک) موش‌های باردار که جنین‌هایشان حامل آن بودند، وارد کردند. ژن جهشی که باعث بتا تالاسمی می شود. پس از یک بار تزریق PNA، 6 درصد جهش ها اصلاح شدند. این موش‌ها در علائم بیماری بهبود یافتند، یعنی سطح هموگلوبین در محدوده طبیعی بود که می‌توان آن را به‌عنوان «درمان شدن» این بیماری تفسیر کرد. آنها همچنین افزایش نرخ بقا را نشان دادند. این تزریق در محدوده بسیار محدودی بود، اما محققان امیدوارند که اگر چندین بار تزریق انجام شود، می‌توان به میزان موفقیت بالاتری نیز دست یافت.

این مطالعه مرتبط است زیرا هیچ هدف خارج از هدف مشخص نشد و فقط DNA مورد نظر تصحیح شد. تکنیک‌های ویرایش ژن مانند CRISPR/Cas9 اگرچه برای اهداف تحقیقاتی راحت‌تر استفاده می‌شوند، اما همچنان بحث‌برانگیز است زیرا DNA را قطع می‌کند و خطاهای خارج از سایت را انجام می‌دهد زیرا به DNA طبیعی خارج از هدف نیز آسیب می‌رسانند. به دلیل این محدودیت، آنها برای طراحی درمان مناسب نیستند. با در نظر گرفتن این عامل، روش نشان داده شده در مطالعه حاضر تنها به DNA هدف متصل شده و آن را ترمیم می کند و خطاهای خارج از سایت را نشان می دهد. این کیفیت هدفمند آن را برای درمان ایده آل می کند. چنین روشی در طراحی فعلی خود می تواند به طور بالقوه برای "درمان" سایر شرایط در آینده نیز مورد استفاده قرار گیرد.

***

{شما می‌توانید مقاله پژوهشی اصلی را با کلیک بر روی پیوند DOI که در فهرست منابع ذکر شده در زیر آمده است بخوانید}

منبع (ها)

Ricciardi AS و همکاران. 2018. تحویل نانوذرات در رحم برای ویرایش ژنوم خاص سایت. طبیعت ارتباطات. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04894-2

***