تقنية كريسبر-كاس9 تستهدف ما فوق الجينات وتعكس الامراض في الفئران

ترجمة: الاء عبدالامير
تدقيق: ريام عيسى
تصميم الصورة: حسام زيدان
كتبه لموقع SceinceDaily:
بتاريخ: 7/12/2017

يتمحور الاهتمام المنصب على تقنيات التعديل الجيني، خصوصاW تقنية كريسبر-كاس9، حول القدرة على ادخال أو حذف الجينات، كذلك القدرة على ترميم الطفرات المسببة للأمراض. ويتمثل القلق من استخدام هذه التقنيات، حيث يتم قطع جزيئة الحمض النووي، في كيفية استجابة الخلية لهذا القطع وكيفية اصلاحه. كما أن تكرار عمليات القطع قد يترك طفرات جديدة يعقبها أثار جانبية غير معروفة.
في ورقة بحثية تم نشرها في مجلة( cell-خلية) بتاريخ 7 ديسمبر الجاري، أعلن علماء من معهد سولك عن تقنية كريسبر-كاس9 مُعدّلة تستهدف نشاط الجينات المسببة للأمراض بدلاً من استهداف تسلسلها الاساسي. وأوضح العلماء أن هذه التقنية يمكن تطبيقها على الفئران لمعالجة العديد من الامراض.
يقول خوان كارلوس ازبيسوا بيلمونتيه كبير الباحثين في معهد سولك للدراسات الاحيائية، والذي قام مختبره بتطوير التقنية الجديدة: إن قيام الخلية بإنتاج طفرات ضارة بعد قطع الحمض النووي الخاص بها، هو امر وارد الحدوث دائما عند استعمالنا لتقنيات كريسبر أو أي أداة نقوم بتطويرها وتؤدي عملها بنفس الطريقة. وهذا مأزق حقيقي في حقل البحوث الجينية.
هذه الحقيقة تحكمت بجميع الاختبارات التي تم اجرائها في مختبر بيلمونتيه لغرض تطوير نظام كريسبر-كاس9 معدّل لا يقوم بقطع الحمض النووي. وهذا الاكتشاف هو الاول من نوعه الذي يوفر دليل على امكانية احداث تغير في النمط الظاهري للكائن الحي باستخدام تقنية تحرير فوق جينية مع الحفاظ على سلامة الحمض النووي الخاص به.
تكمن الفكرة الرئيسية وراء التقنية الجديدة في ادخال اثنين من الفايروسات الغدّيّة (AAVs) لجسم الفئران حديثة الولادة لكي تكتسب خلايا الحيوان قدرة هذه الفايروسات على التلاعب الجيني. اذ قام الباحثون بإدخال الجين المسؤول عن انتاج انزيم كاس9 بداخل أحد هذه الفايروسات، بينما حمل الفايروس الاخر دليل RNA مفرد (sgRNA)، الذي يحدد بدوره المكان الدقيق من جينوم الفأر حيث سيرتبط كاس9، ومنشط لعملية النسخ. يتكون دليل الـRNA من 14 او 15 من النيوكليوتيدات ويعد قصيراً مقارنة بذلك المكون من 20 نيوكليوتيدا والمستعمل في تقنية كريسبر-كاس9 التقليدية. وهذا من شأنه منع انزيم كاس9 من قطع الحمض النووي.
يقول هسن-كاي لياو الباحث في مختبر بيلمونتيه والمشارك في كتابة التقرير: استخدمنا بشكل اساسي دليل RNA المعدل لجعل منشط النسخ يعمل مع كاس 9، ونقلنا هذا المعقد إلى منطقة الجينوم التي هي موضع اهتمامنا. يستقر الجينوم على منطقة الحمض النووي قيد التجربة ويعزز التعبير الجيني لهذه المنطقة. ويمكن استخدام تقنيات مشابهة لتفعيل أي جين او مسار جيني بشكل عملي دون المخاطرة باستحداث طفرات ضارة.
ويشرح فوميوكي هاتاناكا أحد الباحثين المشاركين: أردنا تغيير مصير الخلية مع الحصول على كفاءة علاجية دون الاضطرار لقطع الحمض النووي.
بشكل مذهل أثبت فريق الباحثين انعكاس المرض في العديد من نماذج التجارب من الفئران. ففي نموذج أمراض الكلى الحادة، أظهروا أن التقنية قامت بتفعيل الجينات التالفة أو المثبَّطة لاستعادة وظائف الكلى العادية. وبما يتعلق بنموذج النوع الاول من مرض السكري تمكنوا من تحريض بعض خلايا الكبد على التمايز الى خلايا شبيهة بخلايا البنكرياس التي تنتج الأنسولين.
وأظهر الفريق أيضاً أنه بالإمكان استعادة نمو ووظيفة العضلات في نماذج التجربة المصابة بضمور العضلات، وهو مرض تسببه طفرة جينية معروفة. فبدلاً من محاولة تصحيح الجينات الطافرة، قام الباحثون بزيادة التعبير عن الجينات في نفس المسار الجيني للجين الطافر، متجاوزين بذلك تأثير الجين المتضرر. يقول بيلمونتيه: نحن لا نصلح الجين، فالطفرة لا تزال موجودة، بل نعمل على ما فوق الجينات مما يمكّن الفئران من استعادة التعبير عن جينات أخرى في نفس المسار، وهذا يكفي لاستعادة وظيفة العضلات هذه الفئران الطافرة.
تشير البيانات الاولية إلى أن هذه التقنية آمنة ولا تسبب أي طفرات جينية غير مرغوبة. مع ذلك يسعى الباحثون إلى اجراء المزيد من الدراسات لضمان السلامة والتأكد من كفاءتها وصلاحيتها العملية قبل اجراء أي تجارب سريرية.
يرى بيلمونتيه أن هذه التقنية يمكن أن تكون وسيلة علاج محتملة للاضطرابات العصبية مثل ألزهايمر ومرض باركنسون. فكما كان بالإمكان استعادة وظائف الكلى والعضلات وانتاج الانسولين في نماذج التجارب كذلك يمكن استخدامها مستقبلاً في تجديد الخلايا العصبية. وربما حتى على المرضى من البشر.
المقال باللغة الانكليزية: هنا