امید های نو برای درمان سندرم داون

سندرم داون یک اختلال ژنتیکی است که بعلت وجود یک نسخه اضافی از کروموزوم شماره ۲۱ به وجود می‌آید. بیشتر سلول‌های بدن انسان معمولاً ۴۶ کروموزوم دارند که در ۲۳ جفت تنظیم شده‌اند و هر جفت شامل یک کروموزوم از مادر و یک کروموزوم از پدر است. در افراد مبتلا به سندرم داون، به‌جای دو نسخه معمول از کروموزوم ۲۱، سه نسخه از آن وجود دارد و به همین دلیل این وضعیت تریزومی ۲۱ نامیده می‌شود (که به معنی سه گانه می باشد). بطور معمول و متوسط سندرم داون در ۱ مورد از هر ۷۰۰ تولد در سراسر جهان دیده می‌شود و همانطوریکه که اشاره شد زمانی رخ می‌دهد که سلول‌ها به‌جای دو نسخه، سه نسخه از کروموزوم ۲۱ داشته باشند. این کروموزوم اضافی، رشد طبیعی را مختل می‌کند و باعث ناتوانی‌های ذهنی، ویژگی‌های ظاهری خاصی که دارند با مشکلات جسمی فراوانی نیز دست‌وپنجه نرم می‌کنند. این بیماران در معرض خطرات بالاتری برای بروز بیماری‌هایی همچون مشکلات قلبی مادرزادی، اختلالات گوارشی، ضعف سیستم ایمنی و در سنین بالا آلزایمر و سرطان های خون قرار دارند.

اینک، پژوهشگران در دو آزمایش جداگانه، دو رویکرد متفاوت برای هدف‌ قرار دادن کروموزوم اضافه ۲۱ در سلول‌های مبتلا به سندرم داون و با هدف تغییر و اصلاح آن را بررسی کردند.

فناوری کریسپر، ابزاری نیرومند برای ویرایش ژن‌هاست که به محققان این امکان را می‌دهد تا تغییرات دقیقی در ساختار ژنومی ایجاد کنند. فناوری کریسپر گامی بلند در مسیر اصلاح ژنتیکی دقیق برای درمان اختلالات کروموزومی می باشد اما هنوز در میانه راه است و راه زیادی تا به‌کارگیری این فناوری در درمان بیماری های انسانی باقی مانده است اما نهایتا این فناوری شاید راه را برای مداخلات ژنتیکی در بیماری‌های وراثتی هموار کند و میلیون‌ها نفر را از مشکلات و چالش‌های بیماری‌های ژنتیکی نجات دهد.

پژوهش نخست
در این پژوهش، گروه تحقیقاتی از نوع خاصی از کریسپر به نام کریسپرکس۹ بهره بردند که مانند قیچی مولکولی دقیق عمل می‌کندو طی آن دانشمندان با سیستم ویرایش ژن کریسپرکس۹ توانستند نسخه اضافه کروموزوم ۲۱ را از برخی سلول‌های آزمایشگاهی حذف کنند.

در این پژوهش، محققان سندروم داون را که درنتیجه وجود یک نسخه‌ اضافه از کروموزوم شماره ۲۱ در ژنوم انسان رخ می‌دهد مورد هدف قرار داده و این کروموزم را حذف کردند بدون این‌که به دو کروموزوم طبیعی و نرمال دیگر آسیبی وارد شود. بر‌اساس یافته‌های این پژوهش، سلول‌های به‌کاررفته از دو نوع منبع سلول‌های بنیادی پرتوان و فیبروبلاست‌های پوستی به دست آمده بودند و سلول‌های موردنظر به گونه‌ای انتخاب شده بودند که از لحاظ ژنتیکی، ویژگی‌های شاخص سندروم داون را به‌خوبی نمایندگی کنند. دانشمندان ژاپنی به کمک این فناوری توانستند به‌دقت نسخه اضافه کروموزوم را شناسایی و هدف‌گیری کنند به‌گونه‌ای که پس از حذف آن نیز هر سلول به جای دو نسخه یکسان و تکراری از کروموزوم ۲۱ توانست تنها یک نسخه از هر کدام از والدین را داشته باشد و حفظ کند.

نتایج پژوهش نشان داد که این تکنیک توانسته کروموزوم اضافی را در بخش قابل‌توجهی از سلول‌ها با موفقیت حذف کند و پس از حذف، الگوی بیان ژن‌ها در سلول‌های ویرایش‌شده به حالت طبیعی بازگشته است و اینکه رشد سلول‌های ویرایش‌شده بیشتر از سلول‌های درمان‌نشده بودند که نشان‌دهنده کاهش بار ژنتیکی ناشی از کروموزوم اضافه می باشد. در مجموع، این تکنیک تا ۳۰ درصد موفقیت در حذف کروموزوم اضافی داشت و سلول‌های درمان‌شده نشان‌دهنده‌ی بیان ژن، تولید پروتئین، و نرخ بقاء کاملاً طبیعی بودند.

پژوهش دوم
در پژوهش دوم نیز روشی برای خاموش‌کردن فعالیت بخش زیادی از کروموزوم اضافه با کمک ژن XIST آزمایش شده که در واقع مسیر متفاوتی را بررسی کرده است و در آن پژوهشگران نسخه‌ای اصلاح‌شده از کریسپرکس۹ را برای واردکردن ژن XIST به کروموزوم اضافی ۲۱ به کار گرفتند.

ژن XIST به‌طور طبیعی در سلول‌ها برای خاموش‌کردن یکی از کروموزوم‌های X در افراد مؤنث فعال می‌شود و حال پژوهشگران با استفاده از همین سازوکار تلاش کرده اند فعالیت ژنتیکی کروموزوم اضافه ۲۱ را کاهش دهند بدون آنکه لازم باشد آن را از سلول حذف کنند.

این آزمایش روی سلول‌های بنیادی انسانی دارای کروموزوم اضافه ۲۱ توانست ژن XIST را در محل موردنظر با موفقیت نسبی وارد کند که البته در بیشتر سلول‌ها نتوانست کروموزوم اضافه را خاموش کند و در بخشی از آنها موثر بود و مهم تر اینکه طی فرآیند آزمایش آسیب گسترده‌ای نیز به سایر کروموزوم‌ها وارد نشد.

مانند پژوهش نخست، این پژوهش نیز هنوز فاصله زیادی تا کاربرد بالینی و درمانی دارد و بخصوص باید مشخص شود که آیا خاموش‌کردن کروموزوم اضافه می‌تواند به بهبود پیامدهای جسمی و شناختی مرتبط با سندرم داون در مبتلایان شود یا خیر، و اینکه این تغییرات عوارض و پیامدهای خارج از هدف خاص تعیین شده ایجاد نمی‌کنند.

چالش‌های اخلاقی
علیرغم اینکه فناوری کریسپر می‌تواند در آینده برای اصلاح سلول‌های خاص در بدن مانند سلول‌های عصبی، خونی یا ایمنی استفاده شود و بسیاری از این مشکلات را کاهش دهد، هنوز چالش‌های مهمی در این مسیر وجود دارد که از جمله مهم‌ترین آنها می‌توان به احتمال اثرگذاری ناخواسته این تکنیک بر ژن‌های سالم نام برد. لازم به ذکر است که تاکنون پیاده‌سازی این روش در بدن انسان و در شرایط زنده امکان پذیر نبوده است.

البته با وجود شگفت‌انگیز بودن و تاثیرگذاری بالای این دستاورد علمی و پزشکی، جنبه‌های اخلاقی این پژوهش که یکی از مهم‌ترین مباحث مطرح‌شده در سطح جهانی می باشد. حتی برخی می گویند که این روش می تواند آغازگر مسیری باشد که نهایتا به پاک‌سازی ژنتیکی در جمعیت های انسانی منجر می شود. البته همچنانکه اشاره شد این روش هنوز برای استفاده در موجودات زنده آماده نمی باشد و تا آنجا مسیر طولانی تری وجود دارد که در کنار آن باید حساسیت و ملاحظات اخلاقی همزمان با حفظ کرامت انسانی مربوطه نیز با دقت و شفافیت در نظر گرفته شوند.

(برای مطالعۀ مفصل تر و دسترسی به منابع اصلی اینجا و اینجا را کلیک کنید)