على مدار العامين الماضيين، كان تحرير القواعد، وهو فرع حديث من تقنية CRISPR/Cas 9 المشهورة، يقوم بجولاته في مجال التكنولوجيا الحيوية. الآن، أصبح التحرير الأساسي أخيرًا موضع التجارب السريرية لأول مرة في الولايات المتحدة.

عالجت شركة الطب الدقيق الأمريكية Beam Therapeutics أول مريض لها من خلال العلاج الاستقصائي لخلايا CAR-T الذي يحتوي على أربعة جينات معدلة قاعديًا، كجزء من المرحلة 1/2 من تجربتها السريرية. تم تصميم هذا الدواء لعلاج سرطانات الدم العدوانية مثل سرطان الدم الليمفاوي الحاد للخلايا التائية المنتكسة/المقاومة وسرطان الغدد الليمفاوية التائية للخلايا التائية.

كيف يختلف التحرير الأساسي عن كريسبر؟

تحرير القاعدة هو الآلية المستخدمة لإجراء تغييرات أحادية النوكليوتيدات على تسلسل الحمض النووي. في محاولة لاستهداف الطفرات ذات النقطة الواحدة - حيث يمكن أن تؤدي إلى أمراض وراثية تنتج عادةً عن خطأ زوج قاعدي واحد في الحمض النووي - يتم إجراء تغييرات على الشفرة الوراثية. ويتم ذلك بمساعدة أ بروتين كريسبر/كاس 9 والذي يرتبط بدليل الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وإنزيم التحرير الأساسي المسمى دياميناز والذي ينفذ التحرير المحدد في الحمض النووي.

ولكن، على عكس تقنية كريسبر، التحرير الأساسي تعتبر طريقة أكثر أمانًا لتحرير الجينات. وذلك لأنه، في حالة تحرير القاعدة، يتم قطع شريط واحد فقط من الحمض النووي. في حين أن كريسبر، في المقابل، يعتمد على إنزيم Cas 9 لقطع شريطي الحمض النووي في الموقع، مما قد يؤدي إلى عمليات إدراج وحذف عرضية للقواعد، وبالتالي أخطاء في التسلسل. بينما يعمل محررو القواعد على تغيير نيوكليوتيد معين دون تقطيع كلا الشريطين، تهدف العملية إلى إزالة الأخطاء.

"إن الفوائد الرئيسية لتقنيات تحرير القواعد هي أنك تتجنب مضاعفات السلامة المحتملة المرتبطة بإدخال كسر dsDNA (الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل)، ويمكنك تحقيق تصحيح قاعدة واحدة دون الحاجة إلى قالب إصلاح الحمض النووي الخارجي،" قال. كريس فاكولسكاس، مدير أول لتطوير الإنزيمات في شركة Integrated DNA Technologies في الولايات المتحدة.

هذا لا يعني أن التحرير الأساسي هو أسلوب خالي من الأخطاء، حيث يمكنه إجراء تعديلات خارج المنطقة المستهدفة، في بعض الأحيان. أ دراسة وقد وجد أن تحرير القاعدة لا يزال من الممكن أن يؤدي إلى انقطاع الحمض النووي المزدوج، على الرغم من ندرته. وعلاوة على ذلك، تم الكشف أيضاً عن تغيرات عشوائية أخرى في تسلسل الحمض النووي، الأمر الذي يثير المخاوف بشأن السمية الجينية ــ تلف الحمض النووي ــ ويستدعي المزيد من البحث. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا، يهدف العلماء إلى التوصل إلى طرق لمزيد من التحكم في التعديلات، وبالتالي الحد من موت الخلايا الناجم عن تلف الحمض النووي.

أصبحت شركة Beam Therapeutics هي الشركة الرائدة في مجال التحرير الأساسي بالولايات المتحدة مع ظهورها لأول مرة في التجارب السريرية

ظهر لأول مرة في التجارب السريرية في الولايات المتحدة دواء BEAM-201 من شركة Beam Therapeutics، وهو عبارة عن علاج بالخلايا التائية للمستضد الخيميري الخيفي المضاد لـ CD7 (CAR-T). تم تصميم التعديلات الأساسية الأربعة لإسكات التعبير عن أربعة جينات، وهي CD7 وTRAC وPDCD1 وCD52. 

من خلال تحرير القاعدة، تكون خلايا CAR-T المشتقة من الجهات المانحة قادرة على معالجة مرض الكسب غير المشروع مقابل المضيف، وهو اضطراب يحدث بسبب رفض المضيف للخلايا، حيث ينظر الجهاز المناعي للمريض إلى الخلايا على أنها غريبة. 

وقال جون إيفانز، الرئيس التنفيذي: "نعتقد أن الإمكانات العلاجية الكاملة لعلاجات CAR-T، بما في ذلك القدرة على الاستفادة من مصدر خيفي للخلايا التائية، لن يتم إطلاقها إلا من خلال مستويات أعلى من الهندسة الخلوية التي تتيحها التعديلات الجينية المتعددة المتزامنة". ضابط (الرئيس التنفيذي) لشركة Beam Therapeutics. "إن التحرير الأساسي مناسب بشكل خاص لهذا التحدي، لأنه مصمم لتقديم تعديلات متعددة عالية الكفاءة في الخلايا دون الفواصل المزدوجة التي يمكن أن تؤدي إلى إعادة ترتيب الكروموسومات بشكل متكرر وفقدان صلاحية الخلية."

تطور التحرير الأساسي: من البداية إلى مدخل التجارب السريرية

في حين أن هذه التكنولوجيا لم تدخل مرحلة التجارب السريرية إلا في الولايات المتحدة الآن، فقد ظهر التحرير الأساسي لأول مرة عالميًا في العام الماضي، عندما قام الأطباء في مستشفى جريت أورموند ستريت في لندن بالمملكة المتحدة. شفاء سرطان الدم الحاد لدى المراهقين.

وعندما فشلت جميع العلاجات الأخرى - بما في ذلك العلاج الكيميائي وزرع نخاع العظم - تحول الأطباء إلى العلاج بالخلايا التائية - ولكن مع تطور. تم تعديل الحمض النووي في الخلايا التائية بمساعدة التحرير الأساسي، وإجراء ثلاثة تعديلات. كان أحدها تعطيل الآلية التي تستهدف الخلايا التائية، بحيث لا تتعرض الخلايا المانحة للهجوم عند حقنها في المريض. وكان الهدف الآخر هو إسكات جين CD7 لحماية الخلايا التائية المانحة، والثالث هو التعديل الذي يقدم مقاومة ضد العلاج الكيميائي، بحيث لا يتم قتل الخلايا المعدلة أثناء العلاج.

وعلى الرغم من أن العلاج اعتبر ناجحا في قدرته على إحباط السرطان بشكل بطولي لدى طفلين - وكلاهما في حالة شفاء حاليا - في طفل ثالث، إلا أنه أدى إلى مضاعفات أدت إلى وفاته. عندما أصيب الطفل بعدوى فطرية أثناء خضوعه لعلاج CAR-T، منع كبت المناعة جسده من القدرة على محاربة العدوى، واستسلم لها في النهاية.

والآن، يبحث المزيد من الباحثين في كيفية جعل تحرير القواعد أكثر أمانًا. Verve Therapeutics، ومقرها في الصاخبة مركز التكنولوجيا الحيوية في كامبريدج، ماساتشوستس في الولايات المتحدة، تعاونت مع شركة Beam Therapeutics لتطوير ثلاثة علاجات تستهدف فرط كوليستيرول الدم العائلي. ويحدث هذا الاضطراب الوراثي بسبب ارتفاع مستويات "الكوليسترول السيئ" الذي يسد الشرايين، مما يعرض المرضى لخطر أكبر للإصابة بالنوبات القلبية. الأكثر تقدمًا في خط إنتاجه هو VERVE-101، والذي يخضع حاليًا لتجارب المرحلة 1 ب. تم إنشاء هذا المرشح لتحرير قاعدة الأدينين إلى الجوانين في موقع محدد في جين PCSK9، وبالتالي إيقاف تشغيل الجين. وقد ارتبطت هذه الآلية بخفض كميات الكولسترول السيئ في الدم. 

إذا نجح Verve في مكافحة فرط كوليستيرول الدم، فإنه يتطلع إلى توسيع نطاق العلاج ليشمل جميع الأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية الناتجة عن تصلب الشرايين (ASCVD).

ولكن هذا ليس كل ما يحدث في هذا المجال سريع النمو هذا العام. وقد أظهر تحرير القاعدة أنه يمكن التغلب على فقر الدم المنجلي، وهو اضطراب دموي وراثي ناجم عن طفرة في جين الهيموجلوبين بيتا الموجود على الكروموسوم 11. وأظهر الباحثون في مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال في الولايات المتحدة أنه من خلال التعبير عن جين جاما جلوبين - الذي يتم إيقافه في وقت قريب من وقت الولادة - يمكن لجاما جلوبين أن يحل محل الهيموجلوبين في الدم بشكل فعال. وبعد اكتشاف كيفية استعادة التعبير الجيني للهيموجلوبين الجنيني في الدراسات قبل السريرية، يأمل العلماء في نقله إلى العيادة قريبًا.

ومع ذلك، مع استمرار الصناعة في رؤية ارتفاع في أدوات التحرير، الأمر الذي يؤدي بدوره إلى تضخيم خيارات البحث، وفقًا لبراندي كانتاريل، نائب رئيس المعلوماتية الحيوية في شركة Form Bio ومقرها الولايات المتحدة، فإن هذا يزيد من تعقيد مهمة العلماء الذين يحاولون التنقل في الطب الشخصي. .

هل للذكاء الاصطناعي دور يلعبه؟

وأوضح كانتاريل أنه إذا كان لدى الشخص حالات وراثية وتغييرات في جينومه إما مكتسبة أو موروثة، فإن تحديد استراتيجية التحرير الصحيحة يصبح مستحيلًا تقريبًا دون مساعدة أدوات مثل الذكاء الاصطناعي (منظمة العفو الدولية). 

"مع توفر المزيد من أدوات التحرير، نتوقع ظهور سباق موازٍ لتطوير الأدوات التي تساعد العلماء على فهم أفضل طريقة للتحرير، بالنظر إلى نوع التحرير والمواقع المستهدفة والإنزيمات المتاحة. كل هذا، مع ضمان أقصى قدر من الكفاءة.

في وقت سابق من هذا العام ، أ دراسة سلط الضوء على كيف ساعد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف مئات البروتينات المشابهة لـ deaminase، وربما يقدم نطاقًا أوسع من إنزيمات تحرير القاعدة للعمل معها. لذلك، كما اقترح كانتاريل، ربما يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في عملية اختيار العلاج الأفضل للمرضى في المستقبل.

كما عدد حالات الاضطرابات الوراثية النادرة آخذ في الارتفاع، بما في ذلك أمراض مثل التليف الكيسي، وضمور العضلات الدوشيني، وترنح فريدريك، قال فاكولسكاس: "... أصبح من المهم الآن أكثر من أي وقت مضى الاستمرار في البحث عن تقنيات جديدة مبتكرة مثل تحرير القواعد. تثبت هذه التقنيات الجديدة القوية أنه يمكننا الاستمرار في التكرار والتحسين بينما نتجه نحو الأدوية المخصصة التي تكون أكثر أمانًا ويمكن الوصول إليها ويتم نقلها إلى العيادة بسرعة أكبر.