النجاح المبكر في تعديل الجينات يبشر بالخير للوقاية من الأمراض الوراثية

النجاح المبكر في تعديل الجينات يبشر بالخير للوقاية من الأمراض الوراثية

يحقق العلماء أول إصلاح آمن لطفرة جينية واحدة في الأجنة البشرية

لا جولا - قام العلماء ، لأول مرة ، بتصحيح طفرة مسببة للمرض في الأجنة البشرية في المراحل المبكرة من خلال التحرير الجيني. هذه التقنية ، التي تستخدم نظام CRISPR-Cas9 ، تصحح الطفرة في حالة القلب في المرحلة الأولى من التطور الجنيني بحيث لا ينتقل العيب إلى الأجيال القادمة.

العمل الموصوف في الطبيعة في 2 أغسطس 2017 ، هو تعاون بين معهد Salk وجامعة أوريغون للصحة والعلوم (OHSU) والمعهد الكوري للعلوم الأساسية ويمكن أن يمهد الطريق لتحسين نتائج الإخصاب في المختبر (IVF) وكذلك العلاجات النهائية لبعض من الآلاف من الأمراض التي تسببها طفرات في جينات واحدة.

يقول: "بفضل التقدم في تقنيات الخلايا الجذعية وتحرير الجينات ، بدأنا أخيرًا في معالجة الطفرات المسببة للأمراض التي قد تؤثر على ملايين الأشخاص". خوان كارلوس إيزبيسوا بيلمونتي، وهو أستاذ في مختبر التعبير الجيني في Salk ومؤلف مماثل للورقة. "التحرير الجيني لا يزال في مهده ، لذلك على الرغم من أن هذا الجهد الأولي وجد أنه آمن وفعال ، فمن الأهمية بمكان أن نستمر في المضي قدمًا بأقصى قدر من الحذر ، مع إيلاء أكبر قدر من الاهتمام للاعتبارات الأخلاقية."

على الرغم من أن أدوات تحرير الجينات لديها القدرة على علاج عدد من الأمراض ، فقد شرع العلماء بحذر ، جزئيًا لتجنب إدخال طفرات غير مقصودة في خط الجراثيم (الخلايا التي تتحول إلى بويضات أو حيوانات منوية). إن Izpisua Belmonte مؤهلة بشكل فريد للتحدث إلى أخلاقيات تحرير الجينوم جزئيًا لأنها ، بصفتها عضوًا في لجنة تحرير الجينات البشرية الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب ، فقد ساعد في تأليف خارطة الطريق لعام 2016 "تحرير الجينوم البشري: العلوم والأخلاق والحكم. " البحث في الدراسة الحالية متوافق تمامًا مع التوصيات الواردة في تلك الوثيقة ، ويلتزم بشكل وثيق بالمبادئ التوجيهية التي وضعها مجلس المراجعة المؤسسية في OHSU واللجان المخصصة الإضافية التي تم إنشاؤها للمراجعة العلمية والأخلاقية.

اعتلال عضلة القلب الضخامي (HCM) هو السبب الأكثر شيوعًا للوفاة المفاجئة لدى الرياضيين الشباب الأصحاء ، ويؤثر على ما يقرب من 1 من كل 500 شخص بشكل عام. وهو ناتج عن طفرة سائدة في MYBPC3 الجين ، ولكن غالبًا ما يتم اكتشافه حتى فوات الأوان. نظرًا لأن الأشخاص الذين لديهم نسخة متحولة من MYBPC3 الجين لديه فرصة بنسبة 50 في المائة لنقله إلى أطفالهم ، والقدرة على تصحيح الطفرة في الأجنة من شأنه أن يمنع المرض ليس فقط في الأطفال المصابين ، ولكن أيضًا في ذريتهم.

أنتج الباحثون خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات من خزعة جلد تبرع بها رجل مصاب بـ HCM وطوروا إستراتيجية لتحرير الجينات بناءً على CRISPR-Cas9 والتي تستهدف على وجه التحديد النسخة المحورة من MYBPC3 الجين للإصلاح. المستهدف متحور MYBPC3 تم قطع الجين بواسطة إنزيم Cas9 ، مما يسمح لآليات إصلاح الحمض النووي الخاصة بخلايا المتبرع بإصلاح الطفرة أثناء الجولة التالية من انقسام الخلية باستخدام إما تسلسل DNA اصطناعي أو نسخة غير متحورة من MYBPC3 الجين كقالب.

باستخدام تقنيات التلقيح الاصطناعي ، حقن الباحثون أفضل مكونات تعديل الجينات أداءً في بويضات متبرعة صحية تم تخصيبها حديثًا بالحيوانات المنوية للمتبرع. ثم قاموا بتحليل جميع الخلايا في الأجنة المبكرة بدقة خلية واحدة لمعرفة مدى فعالية إصلاح الطفرة.

فوجئ العلماء بمدى أمان وفعالية هذه الطريقة. لم يتم إصلاح نسبة عالية من الخلايا الجنينية فحسب ، بل لم يتسبب التصحيح الجيني أيضًا في إحداث أي طفرات غير مستهدفة يمكن اكتشافها وعدم استقرار الجينوم ، وهي مخاوف كبيرة تتعلق بتعديل الجينات. بالإضافة إلى ذلك ، طور الباحثون استراتيجية قوية لضمان حدوث الإصلاح باستمرار في جميع خلايا الجنين. (يمكن أن تؤدي الإصلاحات المتقطعة إلى استمرار بعض الخلايا في حمل الطفرة).

"على الرغم من أن معدل النجاح في الخلايا المريضة المزروعة في طبق كان منخفضًا ، فقد رأينا أن التصحيح الجيني يبدو قويًا جدًا في الأجنة التي نسخة واحدة منها MYBPC3 الجين متحور "، كما يقول جون وو ، عالم في فريق Salk وأحد مؤلفي الورقة الأوائل. كان هذا جزئيًا لأنه بعد القطع الأنزيمي بوساطة CRISPR-Cas9 لنسخة الجين المتحور ، بدأ الجنين في إصلاحاته الخاصة. وبدلاً من استخدام قالب الحمض النووي الاصطناعي المُقدَّم ، وجد الفريق ، بشكل مفاجئ ، أن الجنين يستخدم بشكل تفضيلي النسخة الصحية المتاحة من الجين لإصلاح الجزء المتحور. يقول وو: "نجحت تقنيتنا في إصلاح الطفرة الجينية المسببة للأمراض من خلال الاستفادة من استجابة إصلاح الحمض النووي الفريدة للأجنة المبكرة".

يؤكد Izpisua Belmonte و Wu على أنه على الرغم من أنها واعدة ، إلا أنها نتائج أولية للغاية وسيتعين إجراء المزيد من الأبحاث لضمان عدم حدوث آثار غير مقصودة.

تضيف إيزبيسوا بيلمونتي: "تُظهر نتائجنا الإمكانات الهائلة لتعديل الجينات الجنينية ، لكن يجب علينا الاستمرار في تقييم المخاطر بشكل واقعي بالإضافة إلى الفوائد".

سيستمر العمل المستقبلي لتقييم سلامة وفعالية الإجراء وفعالية التقنية مع الطفرات الأخرى.

ومن بين المؤلفين الآخرين: Keiichiro Suzuki من معهد Salk؛ هونغ ما ، نوريا مارتي جوتيريز ، يونمي لي ، إيمي كوسكي ، دونغمي جي ، توموناري هاياما ، رفعت أحمد ، هايلي داربي ، كريستال فان ديكن ، ينج لي ، إيونجو كانغ ، ديفيد باتاغليا ، ساشا أ. كريج ، ديفيد إم لي ، ديانا وو ، دون ب. وولف ، ستيفن ب. هيتنر ، بولا أماتو ، سانجيف كاول وشوكرات ميتاليبوف جامعة أوريغون للصحة والعلوم؛ Sang-Wook Park و A-Reum Park و Sang-Tae Kim و Jin-Soo Kim of المعهد الكوري للعلوم الأساسية؛ دايسيك كيم أوف جامعة سيول الوطنية؛ و Jianhui Gong و Ying Gu و Xun Xu من BGI ، الصين.

تم تمويل العمل من قبل: جامعة أوريغون للصحة والعلوم ، و معهد العلوم الأساسيةأطلقت حملة مؤسسة G. Harold and Leila Y. Mathers الخيريةأطلقت حملة مؤسسة Moxieأطلقت حملة ليونا م. وهاري بي هيلمسليو حكومة بلدية شنتشن في الصين.