ویرایش RNA در آستانهٔ رشد – آیا می‌تواند محدودیت‌های ویرایش ژن با CRISPR را پشت سر بگذارد؟

اخیراً ویرایش RNA به‌عنوان جایگزینی ایمن‌تر برای ویرایش ژن در درمان مجموعه‌ای از بیماری‌های ژنتیکی، پیشرفت‌های مهمی داشته است. در دسامبر 2023، در نخستین کارآزمایی بالینی یک نامزد ویرایش RNA به بیماران دوز داده شد؛ دستاوردی نقطه‌عطفی که می‌تواند در ماه‌های پیش رو رشد ویرایش RNA را به همراه داشته باشد.

چرا ژن‌ها یا محصولات ژنی را ویرایش می‌کنیم؟

ویرایش ژن‌ها (DNA) یا محصول ژنی RNA ظرفیت درمان بیماری‌های ناشی از اختلالات ژنتیکی را دارد، زیرا می‌تواند ژن‌های معیوب را به‌درستی اصلاح کند. ویرایش RNA می‌تواند بدون تغییر دائمی DNA، بیان ژن را موقتاً عوض کند و به جلوگیری از عوارض دائمی ناخواسته کمک کند. این فناوری‌ها به‌ویژه برای بیماری‌های ژنتیکی نادر و دشواردرمان، روش‌های تازه‌ای عرضه می‌کنند. همچنین رویکردهای ویرایش ژن و RNA با پرداختن به ریشهٔ بیماری، علت‌ها را به‌جای نشانه‌ها و شکایت‌ها هدف می‌گیرند و ممکن است راه‌حل‌های مؤثرتر و بادوام‌تری فراهم کنند.

ویرایش RNA دقیقاً چیست و با ویرایش DNA چه تفاوتی دارد؟

ویرایش DNA و RNA هر دو با هدف تغییر ساختار یا مقدار یک پروتئین انجام می‌شوند. اما برخلاف ویرایش DNA، ویرایش RNA به دانشمندان امکان می‌دهد بدون تغییر کد اصلی DNA، مولکول‌های حامل دستور ساخت پروتئین را تغییر دهند.

مزیت اصلی ویرایش RNA، موقت بودن اثر آن است. ویرایش DNA ابزاری دانسته می‌شود که در صورت خطا ممکن است «اثرات خارج از هدف» ایجاد کند؛ برای مثال، مطالعه‌ای منتشرشده در Cell مطالعه‌ای منتشر کرده است دربارهٔ سامانه‌ای که برای اصلاح یک جهش طراحی شده بود؛ یعنی یک سامانهٔ CRISPR-Cas9 که رشته‌های DNA را در جای نادرست می‌بُرد و دوباره متصل می‌کرد یا در بیش از نیمی از دفعات نمی‌توانست ترمیم را انجام دهد؛ وضعیتی که به از دست رفتن کروموزوم‌ها می‌انجامید. در مقابل، RNA هدف کم‌مسئله‌تری است. تغییرات ژنتیکی واردشده به RNA کوتاه‌عمر، به‌جای تثبیت دائمی در DNA سلول، قابل توقف یا بازگشت‌اند، زیرا سلول‌ها پیوسته نسخه‌های تازهٔ RNA می‌سازند. این ویژگی بالقوه آن را گزینه‌ای ایمن‌تر از ویرایش DNA می‌کند.

ویرایش RNA همچنین ساده‌تر از ویرایش DNA است. CRISPR به انتقال ماشین‌های مولکولی حجیم متشکل از پروتئین‌های باکتریایی برش‌دهندهٔ ژن، همراه یک مولکول RNA برای هدایت ویرایش، نیاز دارد. در مقابل، داروهای ویرایش RNA ممکن است به انتقال دارو به بافت‌ها با نانوذرات لیپیدی یا ناقل‌های ویروسی نیاز نداشته باشند. برای نمونه، شرکت پیشرو Wave Life Sciences از الیگونوکلئوتیدهای کوتاه ویرایشگر RNA استفاده می‌کند که با N-استیل‌گالاکتوزآمین (GalNAc) به‌طور شیمیایی اصلاح شده‌اند تا انتقال آسان‌تر شود. مزیت این است که الیگونوکلئوتیدهای متصل به GalNAc، برخلاف سامانه‌های ویرایش DNA، می‌توانند RNA مورد جذب سلول‌ها را هدف بگیرند.

اما به گفتهٔ Gregory Davis، مهندس ژنوم در Sangamo Therapeutics، در مصاحبه با Drug Discovery News، ویرایش DNA تغییری در کروموزوم‌ها، بنیان مادهٔ ژنتیکی سلول‌ها، است و چون هر سلول فقط دو نسخه دارد، معمولاً می‌توان آن را یک‌باره انجام داد. ویرایش RNA مولکول‌های RNA را هدف می‌گیرد که نسخه‌هایی از DNA برای ساخت پروتئین‌اند و ممکن است نسخه‌های زیادی از آن‌ها در سلول وجود داشته باشد. بنابراین، چون مولکول‌های هدف بسیار بیشتری وجود دارند، ویرایش RNA ممکن است از ویرایش DNA دشوارتر و پیچیده‌تر باشد. Gregory Davis می‌گوید: «CRISPR احتمالاً مزیت دوز کمتر و هدف‌گیری دارویی مؤثرتر را به ما می‌دهد. در ویرایش RNA هدف‌های بسیار بیشتری دارید که باید هدف گرفته شوند.»

Davis می‌گوید فعال ماندن طولانی ویرایشگرهای RNA ممکن است مانند ویرایش DNA، خطر عوارض ناخواسته و دائمی داشته باشد. ویرایش DNA تغییرات دائمی ژن ایجاد می‌کند که می‌توانند به نسل‌های بعد منتقل شوند. اما اگر ویرایشگرهای RNA نیز مدت طولانی فعال بمانند و بر ناحیه‌های ناخواسته اثر کنند، ممکن است پیامدهای نامطلوبی مانند ویرایش DNA ایجاد شود. یعنی اثر طولانی‌مدت ویرایشگر RNA در جای نادرست می‌تواند مشکلاتی شبیه اثرات خارج از هدف ویرایش DNA به وجود آورد.

به گفتهٔ Davis، اگر لازم باشد آنزیم‌های ویرایش RNA مدت طولانی در بدن بمانند، ممکن است دستگاه ایمنی را تحت تأثیر قرار دهند. آنزیم‌های تغییردهندهٔ اسیدهای نوکلئیک ممکن است بیگانه شناخته شوند و پاسخ‌های ایمنی ناخواسته برانگیزند.

اما نباید فراموش کرد که ویرایش RNA تازه وارد کارآزمایی‌های انسانی شده است و با توسعهٔ روش‌های نوآورانه از سوی شرکت‌های بیشتر، این مشکلات ممکن است حل شوند.

Wave Life Sciences کارآزمایی نخستین نامزد ویرایش RNA، یعنی WVE-006، را آغاز می‌کند

در سپتامبر 2023، Wave Life Sciences درخواست کارآزمایی بالینی نامزد ویرایش RNA خود، WVE-006، را ارائه کرد. درخواست پذیرفته شد و این کارآزمایی تعیین دوز اکنون در انگلستان آغاز شده است؛ یعنی نخستین بار یک نامزد ویرایش RNA به مرحلهٔ بالینی رسیده است.

WVE-006 یک مولکول مصنوعی RNA است که از آنزیم انسانی آدنوزین دآمیناز یا ADAR برای ویرایش RNA استفاده می‌کند. هدف آن درمان بالقوهٔ اختلال ژنتیکی ارثی کمبود آلفا-1 آنتی‌تریپسین (AATD) است که معمولاً بر اثر جهش نقطه‌ای G به A در ژن SERPINA1، موسوم به الل Z، ایجاد می‌شود. این جهش به دلیل کمبود مقدار پروتئین M-AAT در گردش خون، بیماری ریوی ایجاد می‌کند.

بنابراین WVE-006 برای بیماران AATD، با اصلاح جهش تک‌بازی در mRNA کدشده توسط الل Z ژن SERPINA1، بازسازی و گردش پروتئین کارای M-AAT را هدف می‌گیرد تا از آسیب کبد جلوگیری و از ریه‌ها محافظت کند.

Wave قصد دارد در 2024 داده‌هایی دربارهٔ اثربخشی و سازوکار درمان ویرایش RNA خود در افراد دارای AATD منتشر کند. با آغاز این کارآزمایی، Wave به نخستین نقطهٔ عطف همکاری با GSK رسیده و پرداخت 20 میلیون دلار به این شرکت ویرایش RNA را ممکن کرده است. در این همکاری، Wave برای نقاط عطف بیشتر در توسعه، عرضه و فروش، حق دریافت مجموعاً تا 505 میلیون دلار دارد و علاوه بر آن حق امتیاز پلکانی از فروش خالص می‌گیرد.

Ascidian Therapeutics مجوز FDA را برای نخستین کارآزمایی بالینی ویرایش RNA در ایالات متحده گرفت

اخیراً در نقطهٔ عطف دیگری برای ویرایش RNA، شرکت زیست‌فناوری Ascidian Therapeutics مستقر در بوستون، از سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) مجوز آغاز نخستین کارآزمایی بالینی ویرایش RNA در آمریکا را گرفت. در حالی که Wave، مانند بیشتر شرکت‌های توسعه‌دهندهٔ درمان ویرایش RNA، از ADAR برای ویرایش DNA استفاده می‌کند، کارآزمایی Ascidian نخستین مطالعه‌ای خواهد بود که «ویرایش اگزون » را برای نخستین بار در بیماران مورد آزمایش قرار می‌دهد.

Ascidian نام و فناوری خود را از اسفنج‌های دریایی گرفته است؛ جاندارانی دریازی که نیاکان ابتدایی مهره‌داران هستند. آسیدی‌ها برای رشد از لارو به بالغ، اساساً قطعات کوچک کد RNA به نام اگزون را بازآرایی می‌کنند. Ascidian با الهام از این نمونه، با مولکول مصنوعی RNA در فرایند اتصال مداخله می‌کند و سلول را به جایگزینی مجموعهٔ اگزون‌های معیوب با نسخه‌ای اصلاح‌شده ترغیب می‌کند. مدیرعامل Ascidian، Michael Ehlers، در گزارشی تازه به Endpoints گفت شرکت معتقد است با جایگزینی 22 اگزون نخست از 50 اگزون ژن ABCA4 می‌تواند حدود 60% تا 70% بیماران را درمان کند.

نامزد دارویی ACDN-01 شرکت Ascidian تنها درمان در مرحلهٔ بالینی است که علت‌های ژنتیکی بیماری Stargardt را هدف می‌گیرد. Stargardt اختلال ژنتیکی نادری است که با تجمع چربی در ماکولای چشم به کاهش بینایی می‌انجامد و با بیش از 1000 جهش در ژن ABCA4 ارتباط دارد. به دلیل بزرگی ژن ABCA4 و تنوع جهش‌هایش، روش‌های معمول جایگزینی ژن یا ویرایش باز برای درمان این بیماری کافی نیستند. بنابراین ویرایش RNA برای اصلاح جهش‌های ژنتیکی در چنین بیماری‌هایی که از فقدان عملکرد ژن ABCA4 ناشی می‌شوند، دارای ظرفیت مهمی دانسته می‌شود.

آیندهٔ امیدوارکنندهٔ ویرایش RNA

سال گذشته صنعت ویرایش RNA رشد مهمی داشت؛ شرکت‌های تازهٔ زیادی وارد این حوزه شدند و سرمایه‌گذاری را افزایش دادند. برای نمونه، شرکت زیست‌فناوری Amber Bio در سان‌فرانسیسکو، با استقبال سرمایه‌گذاران 26 میلیون دلار تأمین مالی کرد. سپس AIRNA با 30 میلیون دلار سرمایهٔ اولیه وارد این صنعت شد. همچنین Korro Bio، فعال در ویرایش RNA، و Frequency Therapeutics، فعال در پزشکی بازساختی، تصمیم به ادغام گرفتند تا بر توسعهٔ برنامه‌های ویرایش RNA شرکت Korro تمرکز کنند. این تحرکات بر اعتماد به آیندهٔ فناوری ویرایش RNA و ظرفیت این حوزه تأکید می‌کند.

ویرایش RNA به دلیل نمایهٔ ایمن‌تر از ویرایش DNA و اجرای ساده‌تر، توجه شرکت‌های بسیاری را جلب کرده و نتایج بالینی پیشرفت‌های این حوزه با اشتیاق دنبال می‌شود. انتظار می‌رود امسال داده‌های مهمی از کارآزمایی‌های Wave و Ascidian منتشر شود.