درمان بیماری‌های ارثی با روش ویرایش ژن CRISPR، برنده نوبل

پیشرفت‌ها در روشی که قیچی ژنتیکی نامیده می‌شود و موضوع جایزه نوبل شیمی 2020 بود؛ یعنی روش بسیار دقیق و کاربردی ویرایش ژن CRISPR، عصر اصلاح آسیب‌های ژنتیکی زایا یا germline (ارثی) را آغاز می‌کند.

CRISPR-Cas9، سریع، دقیق و آسان در کاربرد، ویرایش ژنوم را کارآمدتر و ویرایش زایای انسان، یعنی تغییرات ارثی منتقل‌شونده با اسپرم و تخمک، را نیز عملی‌تر کرده است. ویرایش دقیق و نقطه‌ای همچنین بسیاری از موانع اخلاقی ایجادشده برای جلوگیری از ویرایش ژن‌ها و نگرانی‌ها را کاهش داده است. 

هم‌مدیر مؤسسه اخلاق کاربردی دانشگاه کالیفرنیا در سن‌دیگو، دکتر John H. Evans، می‌نویسد: "بحث اخلاقی درباره آنچه ویرایش ژن انسان نامیده می‌شود، بیش از 50 سال است که ادامه دارد". "تقریباً در همه این مدت، بر وجود تمایز اخلاقی میان ویرایش سوماتیک و زایای انسان توافق وجود داشته است."

نکته: پژوهش‌های همراه با ترسیم نقشه ژن‌های انسان نشان داده‌اند بیشتر آسیب‌های سرطان‌زا، یعنی جهش‌ها، در سلول‌های بدن یا سوماتیک رخ می‌دهند. این نوع جهش‌ها، سوماتیک نامیده می‌شوند؛ یعنی این آسیب‌ها از راه وراثت به نسل بعد منتقل نمی‌شوند. اما جهش‌های کم‌شماری که در سلول‌های تولیدمثلی رخ می‌دهند، به نسل بعد منتقل می‌شوند و خطر سرطان را افزایش می‌دهند. این نوع جهش‌ها، زایا یا ارثی نامیده می‌شوند.

• موضوع مرتبط: خانوادگی، ارثی و پراکنده؛ مفاهیمی که در سرطان اغلب اشتباه گرفته می‌شوند

انتظار بزرگ از علم در بیماری‌های ژنتیکی؛ بحث‌های اخلاقی باید نرم‌تر شوند

در مقاله‌ای در Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS )، ایونز استدلال می‌کند بسیاری از استدلال‌های نیرومند زیست‌اخلاقی که زمانی ویرایش زایا را به مفهومی پرجزئیات تبدیل می‌کردند، در عصر CRISPR رو به فروپاشی‌اند.

ایونز و شمار رو به افزایش دیگری از اخلاق‌پژوهان استدلال می‌کنند شکاف اخلاقی‌ای که مدت‌ها اندیشه علمی درباره ویرایش سلول‌های زایا و سوماتیک را از هم جدا می‌کرد، آشکارا در حال ضعیف شدن است.

اعلام He Jianqui در سال 2018 درباره تغییر ژنتیکی جنین‌های انسان با CRISPR در چین و تولد دوقلوهایی به نام لولو و نانا، نگرانی جدی جهانی ایجاد کرد و به تقویت سیاست‌های مربوط به ویرایش ژن زایا کمک کرد. با وجود نکوهش جهانیِ آزمایش گستاخانه او بر انسان، پژوهشش هم‌زمان به گشودن راه نگاه معتدل‌تری به دست‌کاری ژن‌های زایا کمک کرد. سیاست‌گذاران دستورالعمل‌های امکان‌پذیری پژوهش‌های مربوط به ژن‌های ارثی را با لحنی نرم‌تر دنبال کردند. به نظر می‌رسید شمار دانشمندانی که به توسعه درمان‌های احتمالی با دست‌کاری توالی‌های ژنتیکی DNA زایا علاقه داشتند، به‌سرعت بیشتر می‌شد.

ایونز در PNAS چنین نوشت: "در حال حاضر، در بحث جریان اصلی زیست‌اخلاق در آمریکا و بریتانیا که بیشترین اثر را بر سیاست علمی دارد، تمایز سوماتیک و زایا قدرتش را از دست داده است. چین با وجود تولد کودکان با تغییر زایا، رهبری دومین اجلاس بین‌المللی ویرایش زایای انسان را بر عهده داشت و دیدگاه مشابهی داشت: مداخله زایا اصولاً پذیرفتنی است، مشروط به ایمن بودن CRISPR و رعایت حفاظت از آزمودنی‌های انسانی."

رده‌ای تازه از درمان متولد شد: ویرایش ژنوم

ویرایش ژنوم به چند فناوری ژنتیکی اشاره دارد که به دانشمندان اجازه می‌دهند بخش‌هایی از کد ژنتیکی یک جاندار را «بازنویسی» کنند. توالی‌های DNA را می‌توان حذف کرد یا تقریباً در هر محل ژنوم به آن‌ها چیزی افزود یا تغییرشان داد. برخلاف فناوری‌های دیگر ویرایش ژنوم، CRISPR-Cas9 سریع‌تر، کارآمدتر و آسان‌تر در کاربرد است. همان‌گونه که زیست‌شناسان بیشتر می‌گویند، CRISPR افق تازه‌ای از امکان‌ها را در استفاده از ابزاری نیرومند زیستی گشوده است.

این بار اختراع نیست؛ «مشاهده‌ای عمیق» است

هرچند CRISPR فناوری پیشرفته به نظر می‌رسد، در آزمایشگاه اختراع نشده است. این روش در واقع اقتباسی از سامانه طبیعی ویرایش ژنوم در باکتری‌ها و آرکی‌هاست. این جانداران از ویروس‌های مهاجم، توالی‌های بسیار ریز ماده ژنتیکی را می‌گیرند و سپس از توالی‌های گرفته‌شده برای ساخت قطعه‌های DNA به نام توالی CRISPR استفاده می‌کنند.

این توالی‌های تکراری یا قطعه‌های ژنتیکیِ CRISPR به باکتری و آرکی اجازه می‌دهند ویروس را برای حمله احتمالی آینده به خاطر بسپارند. هنگام حمله دوباره ویروس‌ها یا باکتریوفاژها، باکتری یا آرکی با تولید RNA از توالی CRISPR ژن‌های ویروسی را نشانه می‌گیرد. سپس با تکیه بر آنزیم Cas9، ژن‌های ویروس را می‌شکند و آن را عملاً نابود می‌کند. این توانایی به خاطر سپردن ویروس عفونی از بسیاری جهات به معنای دستگاه ایمنی ابتدایی‌تری است که مانند سلول‌های حافظه دستگاه پیچیده‌تر ایمنی پستانداران، یعنی همان سلول‌های حافظه B و T، رفتار می‌کند.

Jennifer Doudna از دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و Emmanuelle Charpentier از مؤسسه پاستور در پاریس، به دلیل کار مشترک درباره CRISPR-Cas9، جایزه نوبل شیمی 2020 را دریافت کردند. فناوری نخستین بار توسط Francis Mojica، زیست‌شناس اسپانیایی و استاد دانشگاه آلیکانته در اسپانیا، توسعه یافت و نام‌گذاری شد؛ اما او در میان دریافت‌کنندگان جایزه نبود.

ایونز همچنین یادآور می‌شود وقتی CRISPR اوایل دهه 2010 به‌عنوان ابزاری نیرومند آزمایشگاهی پدیدار شد، تصور نادرستِ "همیشه ناممکن بودن تغییر زایا" غالب بود.

ایونز می‌گوید: "پس از روشن شدن تلاش بعضی دانشمندان برای استفاده از CRISPR جهت تغییر جنین انسان در آزمایشگاه، گروه‌های علمی بسیاری اسنادی درباره ویرایش زایای انسان منتشر کردند که بیشتر بر آسیب نرساندن تأکید داشتند."

برای مثال، به گفته ایونز، در اوت 2015 انجمن ژن و سلول‌درمانی آمریکا و انجمن ژن‌درمانی ژاپن به دلیل «نگرانی‌های ایمنی و اخلاقی» درباره ویرایش زایای انسان، در برابر ویرایش یا تغییر ژن در سلول‌های جنین انسان موضع مخالف گرفتند.

نخستین آزمایش‌های انسانی CRISPR با هدف درمان آغاز شد

نخستین کارآزمایی‌های انسانی CRISPR آغاز شده‌اند. گروهی از Intellia Therapeutics و Regeneron Pharmaceuticals نخستین کارآزمایی ویرایش ژن «سوماتیک» انسان با CRISPR درون بدن یا in vivo را انجام دادند. در The New England Journal of Medicine در مقاله خود، توسعه روش CRISPR برای درمان مبتلایان به آمیلوئیدوز ترانس‌تیرتین یا ATTR و تجویز درمان را در قالب کارآزمایی بالینی فاز 1 توضیح دادند؛ در آن به شش بیمار درمانی به نام NTLA-2001 داده شد. نتایج این مطالعه کوچک امیدبخش است.

نتیجه

با وجود نگرانی‌های اخلاقی، انقلاب CRISPR باعث آغاز ویرایش ژن در سلول‌های انسان، گیاهان و جانوران شده است. مواضع سخت و نگرانی‌های اولیه رو به نرم شدن‌اند؛ زیرا CRISPR بالقوه می‌تواند در مدیریت بیماری‌های زایا یا ارثی که هر سال میلیون‌ها نفر را در جهان درگیر می‌کنند، سود جدی داشته باشد.

نخستین مطالعه بالینی ویرایش ژن در انسان، ویرایش سوماتیک را شامل می‌شود. این درمان در مسیر موفقیت است. مهم‌ترین پرسش این است که «ویرایش ژن چقدر دوام دارد». در موش، تغییر ژن تا 1 سال می‌تواند پایدار بماند، اما پیش‌تر در انسان آزموده نشده است. نتایج 28 روز مثبت‌اند. درباره ویرایش زایا نگرانی وجود دارد. راهنمای مشترکی نیست و باید راهنمای کاربردی بسیار روشنی تعیین شود؛ دانشمندان و زیست‌اخلاق‌پژوهان برای آن کار می‌کنند. به نظر می‌رسد درمان قطعی بیماری‌های ارثی تنها با ویرایش ژنوم زایا ممکن باشد.

با نیرومندتر شدن ابزارهای ژنتیکی، باید بر چرایی استفاده از آن‌ها و اینکه «آنچه می‌توان انجام داد، باید انجام داد» تمرکز کنیم.