أنهت تقنية كريسبر عام 2023 بضجة كبيرة.
In نوفمبر، حصلت أداة تحرير الجينات على أول موافقة سريرية لها لعلاج فقر الدم المنجلي والثلاسيميا بيتا في المملكة المتحدة. تنجم اضطرابات الدم المؤلمة هذه عن خطأ مطبعي جيني واحد يشوه شكل خلايا الدم ويحد من قدرتها على توصيل الأكسجين.
وبعد بضعة أسابيع، أعطت إدارة الغذاء والدواء في الولايات المتحدة الضوء الأخضر لعلاج الخلايا المنجلية، ومن المقرر أن تصدر حكمًا بشأن بيتا ثلاسيميا بحلول شهر مارس من العام المقبل. أ الوكالة الأوروبية للأدوية وسرعان ما تبعتها اللجنة التنظيمية بالموافقة على العلاج، مما يشير إلى أنه من المحتمل أن يكون متاحًا في جميع أنحاء أوروبا. الموافقة حتى ألهمت مسرحية هزلية on ليلة السبت لايف.
هناك سبب لكل هذه الضجة. تم اكتشاف كريسبر-كاس9 لأول مرة كآلية دفاع بكتيرية. وفي ما يزيد قليلاً عن عقد من الزمان منذ اختبارها لأول مرة على الخلايا البشرية، غيرت هذه التكنولوجيا وجه التكنولوجيا الحيوية، وأعطتنا أدوات دقيقة لتعديل مخطط الحياة.
منذ رسم خريطة الجينوم البشري، تصور العلماء استبدال الجينات المتحورة بجينات سليمة لعلاج الأمراض الوراثية. وفي هذا العام، نجحت تقنية كريسبر في تحقيق هذه الرؤية. يقوم محرر الجينات Casgevy المعتمد حديثًا بتصحيح الأخطاء الجينية في الخلايا الجذعية المعزولة من نخاع عظام المرضى. وعندما يتم حقنها مرة أخرى في الجسم، تؤدي الخلايا الجذعية المعدلة إلى ظهور خلايا دم سليمة تقوم بتوصيل الأكسجين إلى جميع أنحاء الجسم.
ولكن على الرغم من تعقيدها، فإن تقنية كريسبر تعاني من مشاكل. تقوم الأداة بقص شريطي الحمض النووي، مما قد يسبب طفرات خطيرة، مثل تلك التي تؤدي إلى الجينات المسببة للسرطان. ويمكن أيضًا أن يقوم عن غير قصد بقص أجزاء غير ذات صلة من الجينوم ويؤدي إلى آثار جانبية.
يعد كريسبر إنجازًا لا جدال فيه ويستحق التقدير جائزة نوبل. ولكن ربما يكون الأمر الأكثر إثارة هو حقيقة أنها مجرد أداة من الجيل الأول، مع إمكانية الاستمرار في إعادة تشكيل التكنولوجيا الحيوية لعقود قادمة.
توسيع الأسرة
تحتوي وصفة كريسبر على مكونين رئيسيين: بروتين "المقص" الذي يقطع الجينوم أو يخدشه، ودليل الحمض النووي الريبوزي "كلاب الدم" لربط المقص بالجين المستهدف. يؤدي تنويع الوصفة إلى ظهور عالم من أدوات تحرير الجينات، ولكل منها تخصصها الخاص. يتبادل البعض حروفًا جينية مفردة، والبعض الآخر يقص شريطًا واحدًا من الحمض النووي بدلاً من تقطيع كليهما. وعلى الرغم من الوصفة، فإن الهدف النهائي هو نفسه: التعديل الدقيق لأي جزء من أي جينوم حسب الرغبة.
هذا العام، تعاونت كريسبر أيضًا مع شركة تكنولوجية أخرى ذات ثقل كبير -الذكاء الاصطناعي- لدفع حدود تحرير الجينات.
على سبيل المثال، استخدم العلماء الذكاء الاصطناعي لتحسين أدوات تحرير الجينات الموجودة. ساعد التعلم الآلي التنبؤ بالتأثيرات غير المستهدفة في أدوات كريسبر التي تستهدف الحمض النووي الريبي (RNA)، بدلاً من الحمض النووي (DNA)، مما يوسع النطاق العلاجي للأداة. وخوارزمية تعتمد على AlphaFold، والتي تتنبأ ببنية البروتين، هوميد في على "مباضع" بروتين كريسبر الأصغر حجمًا التي تجعل القصاصات الجينية أكثر دقة. كما أن أدوات تحرير الجينات ذات الحجم الصغير هي أيضًا أسهل في التعبئة وتسليمها إلى هدفها الجينومي.
قام الذكاء الاصطناعي أيضًا بتوسيع الكون المعروف لمتغيرات كريسبر. البحث في قواعد بيانات ضخمة للمواد الوراثية من مصادر غريبة - تم جمعها من شواطئ القارة القطبية الجنوبية إلى لعاب الكلاب - خوارزمية اكتشف مئات من متغيرات كريسبر المحتملة في البكتيريا النادرة، ولكنها مستقرة وفعالة لتحرير الجينوم البشري.
من المثير للدهشة أيضًا أن استخراج البيانات وجد آليات شبيهة بـ CRISPR فرع آخر من الحياة-حقيقيات النواة. وتشمل هذه الفطريات والطحالب والحيوانات، ولكن ليس البكتيريا، حيث تم اكتشاف كريسبر لأول مرة. تسمى هذه الأنظمة Fanzors، وهي مشابهة لـ CRISPR، فقط بمكونات مختلفة. لقد وجدت الدراسات المبكرة أن Fanzors يمكنها إدخال وحذف المعلومات الجينية في الخلايا البشرية مع الحد الأدنى من الأضرار الجانبية للحمض النووي أو الحمض النووي الريبي (RNA) القريب ويمكن إعادة برمجتها بسهولة لاستهداف مواقع جينومية محددة.
بمعنى آخر: هناك عالم أوسع من أدوات تحرير الجينات في انتظار استكشافه.
موجة سريرية جديدة
إن الموافقة التاريخية على العلاج القائم على كريسبر تمهد الطريق للأجيال الجديدة من التكنولوجيا، بما في ذلك التحرير الأساسي والأساسي.
تم تطويره في عام 2016، حيث يقوم تحرير القاعدة بتكسير شريط واحد من الحمض النووي بدلاً من قطع كليهما، مما يجعل احتمالية قطع الأجزاء غير المقصودة أقل بكثير. ومنذ ذلك الحين، قام العلماء إعادة هندسة البروتين "المقصي". لتقليل تلف الحمض النووي غير المرغوب فيه بشكل أكبر وتقليل حجم المكونات حتى تتمكن بسهولة من الوصول إلى الفيروسات الآمنة أو الجسيمات النانوية في الخلايا.
هذا العام، تعاونت عملية تحرير القواعد مع علاج CAR-T، وهو علاج يعزز الخلايا المناعية لدى الشخص لمحاربة السرطان. هنا، تتم إزالة الخلايا التائية للشخص وهندستها لمطاردة أهدافها بشكل أفضل. تجربة واحدة طموحة يستخدم التحرير الأساسي لمراجعة أربعة جينات في الخلايا المناعية لمساعدتها في البحث عن الخلايا السرطانية وتدميرها في سرطان الدم.
يشبه هذا العلاج علاج Casgevy الذي وافقت عليه إدارة الغذاء والدواء الأمريكية لمرض الخلايا المنجلية، والذي يتطلب من الأطباء استخراج الخلايا الجذعية المنتجة للدم وتحريرها خارج الجسم. يخضع المريض بعد ذلك لعلاج ينظف الخلايا المريضة من النخاع العظمي، مما يفسح المجال للخلايا المعدلة. تؤدي هذه الخلايا الجذعية في النهاية إلى ظهور خلايا دم حمراء صحية تعمل على زيادة الأكسجين في جميع أنحاء الجسم وتخفيف الأعراض. على الرغم من أن هذا النوع من العلاج يغير الحياة، إلا أنه طويل وصعب. قد يحتاج المرضى إلى قضاء شهر على الأقل في المستشفى قبل بدء العلاج، مما يزيد من فاتورة العلاج الباهظة بالفعل.
البديل هو لقطة "واحدة وفعلت".
هذا العام، في تجربة سريرية صغيرة ومع الأشخاص المعرضين وراثيًا لمستويات عالية بشكل خطير من الكوليسترول، فإن جرعة واحدة من محرري القاعدة خفضت الدهون المسببة لانسداد الشرايين بنسبة 55 بالمائة، ومن المحتمل أن تستمر النتائج مدى الحياة. طورت بواسطة علاجات الفيرفوتعد هذه التجربة هي الأولى من نوعها التي تستخدم التحرير الأساسي في البشر لعلاج مرض مزمن.
وعلى النقيض من علاجات السرطان التي تم تصميمها بشكل كبير لتناسب بيولوجيا شخص معين، فإن العلاج يكون جاهزا للاستخدام، مما قد يؤدي إلى جلب التكنولوجيا إلى الجماهير بتكاليف أقل. العلماء يستكشفون علاجات مماثلة ل التليف الكيسيمما يضر بالرئتين والجهاز الهضمي.
وفي الوقت نفسه، يتجه التحرير الأولي أيضًا نحو التجارب السريرية. تم إطلاقه في 2019، أحدثت هذه التقنية ثورة في مجال تحرير الجينات بسبب دقتها المذهلة. ومنذ ذلك الحين، قام العلماء بتحسين النظام لزيادة كفاءته. التحسين يؤتي ثماره: رئيس الطب، وهي شركة للتكنولوجيا الحيوية انبثقت عن مخترع هذه الطريقة، تطلق تجربة سريرية تحريرية أولية لمرض الورم الحبيبي المزمن، وهو اضطراب وراثي يقلل من قدرة الجسم على درء العدوى.
من الجينات إلى الإبيجينوم
وقد قام كريسبر، المعروف باسم محرر الجينات، بتوسيع نطاقه مؤخرًا ليشمل إبيجينوم- مجموعة من الآليات التي تتحكم في تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها. وهناك بالفعل لمحات من النجاح. في إحدى الدراسات التي أجريت على الرئيسيات غير البشرية، اغلاق الجين وقد ساعد استخدام التحرير اللاجيني على خفض مستويات الكولسترول الخطيرة، مع استمرار التأثيرات لمدة عام تقريبًا.
تحرير Epigenome له امتيازاته. من المحتمل أن تكون أكثر أمانًا من تقنية كريسبر الكلاسيكية لأنها لا تغير الجينوم بشكل مباشر. ويمكنه أيضًا القضاء على الالتهابات المزمنة مثل التهاب الكبد B أو فيروس نقص المناعة البشرية، والتي تكمن داخل الجسم حتى بدون أعراض ملحوظة.
لا شك أن تقنية كريسبر حققت نجاحًا كبيرًا. ومع وجود العديد من التجارب السريرية قيد التنفيذ، فقد تم إعداده لعام هام آخر. كمخترع التحرير الرئيسي الدكتور ديفيد ليو وقال في شنومكس: "هذه هي البداية وليس النهاية."
الصورة الائتمان: سفيان / Unsplash
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://singularityhub.com/2023/12/26/crispr-gene-editing-had-a-breakthrough-year-and-its-only-getting-started/
