درمان بیماری کبدی ارثی با قیچی ژنتیکی

کمبود آرژنینوسوکسینات لیاز(ASLD) یک بیماری است که در میراث ژنتیکی مردم فنلاند نهادینه شده است. در این مورد، بدن پروتئین‌ها را به طور معمول پردازش نمی‌کند و بیش از حد اسید آرژنینوسوکسینیک و آمونیاک تولید می‌کند که در چرخه اوره نقش دارند.

به عنوان مثال، یکی از شرکت کنندگان در این مطالعه، در ۱۰ ماهگی در هنگام بروز علائم بی‌حالی و استفراغ مبتلا به این بیماری تشخیص داده شد. قبل از آن نیز نشانه‌هایی از تاخیر رشد حرکتی را نشان می‌داد.پژوهشگران می‌گویند، این به این دلیل است که بر اساس مطالعات، آمونیاک اضافی بر سیستم عصبی تأثیر می‌گذارد.

این بیماری معمولاً در بدو تولد ظاهر می‌شود. بنابراین نوزادان در فنلاند معمولاً برای آن غربالگری می‌شوند.
آرژنینوسوکسینات لیاز(ASLD) یک بیماری ارثی غیرقابل درمان است که به ویژه جمعیت فنلاند را تحت تأثیر قرار می‌دهد. سایر جوامع با مشخصات مشابه نیز ممکن است بیماری‌های دیگری را به ارث ببرند.تا به حال تنها گزینه‌های درمانی موجود شامل رژیم سخت بدون پروتئین مادام العمر و در موارد شدید، پیوند کبد بود. با این حال، دانشمندان دانشگاه هلسینکی با استفاده از سلول‌های بنیادی و تکنیکی پیشگامانه به نام «قیچی ژنتیکی» توانستند نقص ژن مرتبط با این بیماری را اصلاح کنند.

«قیچی ژنتیکی» چیست؟
امانوئل شارپنتیه در کشفی که برنده جایزه نوبل شیمی در سال ۲۰۲۰ شد، برای اولین بار با مولکول tracrRNA آشنا شد. این مولکول به میکروب‌ها کمک می‌کند تا با جدا کردن دی‌ان‌ای ویروسی در فرآیندی به نام کریسپر(CRISPR) با ویروس‌ها مبارزه کنند. این مثال دیگری است که ثابت می‌کند ما باید میکروب‌ها را مطالعه کنیم، زیرا آنها بخشی از هر فرآیند متابولیکی هستند که وجود دارد.

در همان زمان، جنیفر دودنا پروتئین‌های کس(cas) را ترسیم می‌کرد که مجموعه‌ای از آنزیم‌های مرتبط با کریسپر است که دی‌ان‌ای را در نقاط خاصی از هم جدا می‌کنند.آنها با ترکیب علم و مهارت‌های خود، «قیچی ژنتیکی» را اختراع کردند که در حال حاضر در کشاورزی و همچنین پزشکی و داروسازی استفاده می‌شود.دانشمندان با استفاده از این قیچی‌های ژنتیکی می‌توانند سلول‌های ایمنی را برای مبارزه با سلول‌های سرطانی تقویت کنند و ویروس اچ‌آی‌وی(HIV) را زمانی که خود را در ژنوم انسان ادغام کردند، حذف کنند.

دانشمندان چگونه ASLD را درمان کردند؟
سلول‌های بنیادی انواعی از سلول‌ها هستند که می‌توانند به سلول‌های دیگر تبدیل شوند. آنها به بدن کمک می‌کنند تا خود را ترمیم کند. دانشمندان نمونه‌ای از سلول‌های پوست شرکت کنندگان در مطالعه را گرفتند. سپس نقایص ژنتیکی سلول‌های بنیادی را با استفاده از تکنیک کریسپر-کس۹(CRISPR-Cas۹) یا قیچی ژنتیکی مجددا برنامه‌ریزی کردند.

آنها قیچی ژنتیکی را داخل سلول‌های کشت‌ شده یا سلول‌های رشد یافته در آزمایشگاه با mRNA که مولکول پیام‌رسانی است که به سلول داخل حباب معروف به نانوذره لیپیدی وارد می‌شود، دریافت کردند. پس از داخل شدن، mRNA به سلول‌ها می‌گوید که پروتئین بسازند. سرانجام دانشمندان توانستند محل دقیق این اختلال را مشخص کنند.

کرمو واریتووارا متخصص ژنتیک پزشکی از دانشگاه هلسینکی می‌گوید: ما برای اولین بار نشان دادیم که نقص ژنی که باعث ASLD می‌شود را می‌توان با قیچی ژنتیکی بدون هیچگونه عوارض جانبی قابل مشاهده در سلول‌ها اصلاح کرد.وی افزود: سلول‌های اصلاح شده با ژن از نظر متابولیک نیز بهبود یافته‌اند.پژوهشگران سلول‌های بنیادی سالم را هدایت کردند تا با موفقیت تمایز پیدا کنند یا به سلول‌های کبدی تبدیل شوند.

گام بعدی
به گفته تیمو کِسکینن، پژوهشگر مقطع دکترا از دانشگاه هلسینکی، آنها یک «مخلوط ژن» را بر اساس فرمولی که قبلاً به عنوان دارو استفاده می‌شد، تولید کردند که می‌تواند به ادامه استفاده از این دارو در آینده نیز کمک کند.
درمان ASLD در موش‌ها هدف بعدی این دانشمندان است. کسکینن می‌گوید که آنها نمی‌دانند این تکنیک ویرایش ژن چقدر ایمن است، بنابراین باید ابتدا آن را روی حیوانات آزمایشگاهی آزمایش کنند.