پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

 یک مطالعه جدید گزارش می دهد که می توان از سیستم ویرایش ژن CRISPR/Cas9 برای حذف تکرار گسترش ژن C9ORF72، شایع ترین علت ژنتیکی اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (ALS) استفاده کرد.

 این سیستم اثرات اثبات مفهومی مثبتی را در مدلهای موش و سلولهای انسانی نشان داد و میزان مولکول های RNA معیوب و پروتئین های کوچکی را که به مرگ سلول های عصبی در ALS کمک می کنند، کاهش داد.  RNA مولکول واسط تولید شده از یک توالی DNA است که به عنوان الگویی برای تولید پروتئین عمل می کند.

 علل ALS به طور کامل شناخته نشده است، اما برخی موارد با جهش ژنتیکی مرتبط هستند.  جهش در ژنی به نام C9ORF72 شایع ترین علت ژنتیکی ALS است که در حدود 40 درصد موارد خانوادگی و 5 درصد موارد پراکنده یافت می شود.

 جهش های ایجادکننده ALS در C9ORF72 عمدتاً شامل تکرار غیرطبیعی یک توالی خاص از DNA است که به آن گسترش تکرار هگزانوکلئوتیدی (HRE) می گویند.  در ژن، ناحیه ای وجود دارد که در آن شش نوکلئوتید («حرف» کد ژنتیکی)، یعنی GGGGCC، چندین بار تکرار می شود.  در نسخه های سالم ژن C9ORF72، حدود دوجین تکرار وجود دارد، اما در جهش های ایجادکننده ALS، صدها یا حتی هزاران مورد از این تکرارها وجود دارد.

 HRE با تولید پروتئین C9ORF72 تداخل میکند و منجر به تشکیل مولکول های واسطه RNA سمی و پروتئینهای کوچک میشود که تصور میشود همه آنها در پیشرفت ALS نقش دارند.

 CRISPR/Cas9 با دستکاری سیستم مشابهی که باکتری ها برای دفاع از خود در برابر عفونت ویروسی استفاده می کنند، توسعه یافت.  به طور بسیار ساده، ویرایش ژن CRISPR/Cas9 می تواند برای "بریدن" یک منطقه خاص از DNA استفاده شود.

 این یافته های اثبات مفهوم، از این دیدگاه حمایت میکنند که روشهای CRISPR باید به عنوان راهبردی برای توقف یا کند کردن پیشرفت بیماری در بیماران [ALS] و به طور بالقوه دیگر اختلالات ناشی از دامنه های گسترشیافته DNA مکرر مورد بررسی قرار گیرد.

 در این مطالعه، محققان یک سیستم CRISPR/Cas9 را برای "برش" HRE در یک نسخه جهش یافته ALS از ژن C9ORF72، بدون تأثیر بر بخش هایی از ژن که دستورالعمل هایی برای ساخت پروتئین C9ORF72 ارائه می دهد، توسعه دادند.

 برای تحویل سیستم به سلولها، آن را در ناقل های ویروس مرتبط با آدنو (AAV) بسته بندی کردند.  AAV معمولاً در کاربردهای ژن درمانی استفاده می شود زیرا می تواند به طور مؤثر محموله ژنتیکی را به سلول های انسانی برساند و به راحتی در آزمایشگاه دستکاری می شود، اما باعث ایجاد بیماری قابل توجهی در افراد نمی شود.

 محققان نوشتند: «AAV مزایای زیادی دارد و در حال حاضر به عنوان ایمنترین و مؤثرترین ناقل ژن درمانی برای [مغز و نخاع] شناخته میشود، که بهطور بالقوه اثر درمانی طولانیمدتی پس از یک درمان دارد».  با این حال، آنها تأکید کردند که ناقل ویروسی که استفاده کردند «صرفاً یک ابزار تحویل برای یک مکانیسم اثبات» بود، و خاطرنشان کردند که سایر ابزارهای تحویل احتمالاً برای کاربردهای بالینی مناسبتر خواهند بود.

 پس از طراحی سیستم و انجام آزمایش های اولیه اثبات مفهوم و پالایش در خطوط سلولی، محققان این سیستم را در چندین مدل از ALS آزمایش کردند.

 ابتدا، در مجموعه ای از آزمایش های انجام شده در مدل های سلولی موش، محققان نشان دادند که این سیستم می تواند به طور موثر HRE را از سلول های عصبی که دارای جهش عامل ALS در C9ORF72 هستند حذف کند.  همانطور که طراحی شد، سیستم CRISPR/Cas9 با تولید پروتئین C9ORF72 تداخلی نداشت، اما به طور قابل توجهی تولید مولکول های واسطه سمی ساخته شده از HRE را کاهش داد.

 آزمایش های اضافی انجام شده در سه مدل موش ALS به طور کلی نتایج ثابتی را به همراه داشت که سیستم به طور مؤثر HRE را حذف کرد و تولید واسطه سمی را کاهش داد، بدون اینکه بر سطح پروتئین C9ORF72 تأثیر بگذارد.

 شایان ذکر است، از آنجایی که سیستم CRISPR/Cas9 نسبتاً بزرگ بود، باید با استفاده از دو وکتور AAV جداگانه به موش ها تحویل داده شود.  تجزیه و تحلیل ها نشان داد که به بیشتر سلول های موشی محموله ژنتیکی از هر دو ناقل تحویل داده شده است.

 در آخرین مجموعه آزمایشها، محققان این سیستم را در سلول های عصبی انسان مشتق از افراد مبتلا به ALS ناشی از جهش های C9ORF72 آزمایش کردند.  مطابق با آزمایش های مدل موشی، نتایج نشان داد که این سیستم میتواند تولید مولکول های سمی را بدون تداخل با سطح پروتئین C9ORF72 کاهش دهد - در واقع، داده ها نشان میدهند که این سیستم ممکن است بیان پروتئین C9ORF72 را در سلول های انسانی افزایش دهد.

 محققان نتیجه گرفتند: «این یافته های اثبات مفهوم، از این دیدگاه حمایت می کنند که روش های CRISPR باید به عنوان راهبردی برای متوقف کردن یا کند کردن پیشرفت بیماری در بیماران [ALS] و بهطور بالقوه دیگر اختلالات ناشی از دامنههای گسترده DNA مکرر مورد بررسی قرار گیرد.»

https://alsnewstoday.com/news/crispr-cas9-gene-editing-used-cut-out-mutation-early-study/