اصلاح جهش در سلول های بنیادی عضله با استفاده از فناوری جدید ویرایش ژن

تکنیک جدید اصلاح جهش در سلول های بنیادی عضله، زمینه را برای اولین سلول درمانی بالقوه برای اختلالات عضلانی ژنتیکی فراهم کرده است. تیم ECRC به سرپرستی پروفسور سیمون اسپولر Simone Spuler یافته های خود را در مجله “JCI Insight” منتشر کرد.

سلول های بنیادی عضلات، ماهیچه ها را قادر می سازد تا در طول زندگی با ورزش و تمرین بازسازی شوند و یا افزایش یابند. اما اگر بعضی ژن های عضلانی خاص دچار جهش شوند، عکس این حالت اتفاق می افتد. در بیمارانی که از دیستروفی عضلانی رنج می برند، در دوران کودکی عضله اسکلتی شروع به ضعیف شدن می کند. پس از مدتی، این کودکان دیگر قادر به دویدن، نواختن پیانو یا بالا رفتن از پله ها نیستند و اغلب از 15 سالگی به صندلی چرخ دار متکی می شوند. در حال حاضر هیچ درمانی برای این بیماری وجود ندارد.

پروفسور سیمون اسپولر، رئیس آزمایشگاه میولوژی در مرکز تحقیقات تجربی و بالینی (ECRC) بیان کرد؛ اکنون ما با استفاده از فناوری CRISPR-Cas9 قادر به دسترسی به جهش های ژنی این بیماران هستیم. بیش از 2،000 بیمار دارای اختلالات عضلانی در کلینیک Charité تحت نظر ما هستند. همین امر سبب شد تا پتانسیل های این تکنیک جدید را در یابیم.”

محققان بلافاصله کار خود را با خانواده هایی که دارای بیمار عضلانی بودند آغاز کردند و اکنون نتایج خود را در مجله JCI Insight ارائه داده اند. در خانواده های مورد بررسی، والدین سالم بودند و انتظار داشتن ژن جهش یافته را نداشتند. همه کودکان یک نسخه از جهش بیماری را از هر دو والدین خود به ارث برده اند.

سلول های بنیادی عضله انسان، به فیبرهای عضلانی در موش تمایز پیدا کردند

اصطلاح “دیستروفی عضلانی” به 50 نوع بیماری مختلف اطلاق می شود. Spuler در این باره بیان کرد: “همه این بیماری ها یک مسیر را طی می کنند، اما به دلیل جهش در ژن های مختلف، متفاوت هستند.”

“حتی در داخل ژن ها، محل های مختلفی می توانند جهش پیدا کنند.” به دنبال تجزیه و تحلیل های ژنومی صورت گرفته بر روی کلیه بیماران، محققان یک خانواده را به دلیل نوع خاصی از بیماری انتخاب کردند و مورد بررسی های دقیق تری قرار دادند: دیستروفی عضلانی دنده ای – کمر 2D/R3 که نسبتاً شایع است، به سرعت پیشرفت می کند و جایگاه مناسبی برای اتصال “قیچی ژنتیکی” به محل جهش DNA را دارد.

در این مطالعه، محققان نمونه ای از یک بافت عضلانی را از بیماری ده ساله گرفتند، سلول های بنیادی آن را جدا کردند. سپس آن ها را در شرایط آزمایشگاهی تکثیر کردند و به کمک ویرایش باز های آن، یک جفت باز را در محل جهش جایگزین کردند. سپس سلول های بنیادی عضله ویرایش شده را به عضلات موش تزریق کردند که توانایی سازگاری و دریافت سلول های انسانی را دارد. این سلول ها در جوندگان تکثیر شدند و بیشتر به فیبرهای عضلانی تمایز یافتند. Spuler بیان کرد: “با این کار، برای اولین بار توانستیم نشان دهیم که امکان جایگزینی سلول های عضلانی بیمار با سلول های سالم وجود دارد.” به دنبال آزمایش های بیشتر صورت گرفته، سلول های بنیادی ترمیم شده مجدداً به بیمار برگشت داده شد.

ویرایش باز ها –  یک تکنیک پیچیده

ویرایش باز ها یک نوع جدیدتر و بسیار پیچیده از ابزار ویرایش ژن CRISPR-Cas9 است. در حالی که در روش “کلاسیک”، هر دو رشته DNA توسط این قیچی های مولکولی بریده می شود، آنزیم های Cas که برای ویرایش باز استفاده می شوند، فقط قند باقی مانده را از یک باز خاص جدا می کنند و باز دیگری را به آن متصل می کنند، بنابراین یک محل متفاوت در هدف ایجاد می شود. دکتر Helena Escobar، زیست شناس مولکولی در تیم Spuler بیان کرد: “این ابزار بیشتر شبیه موچین است تا قیچی، و برای انجام جهش های هدفمند در یک ژن بسیار مناسب است.” “این روش، بسیار ایمن تر است چرا که بروز تغییرات ناخواسته در آن، بسیار نادر است. در سلول های بنیادی عضله ترمیم شده از نظر ژنتیکی، شاهد هیچ گونه اشتباهی، در مناطق ناخواسته، در ژنوم نیستیم.” Escobar نویسنده اصلی این مقاله است و كسی است كه این روش را بر روی سلول های عضلانی فراهم کرده است.

سلول درمانی اتولوگ – که شامل از بین بردن سلول های بنیادی خود بیمار، ویرایش آن ها در خارج از بدن و سپس تزریق مجدد آن ها به عضله است – بیماران مبتلا به ویلچر را قادر به راه رفتن مجدد نمی کند.Spuler  تأكید کرد: “ما نمی توانیم ماهیچه هایی را كه قبلاً دچار آتروفی شده اند و توسط بافت همبند جایگزین شده اند، ترمیم كنیم.” و تعداد سلول هایی که می توانند در شرایط آزمایشگاهی ویرایش شوند نیز محدود است. با این حال، این مطالعه اولین مدرک را ارائه می دهد که حتی ممکن است نوعی روش درمانی برای گروهی از بیماری های غیرقابل درمان قبلی باشد و حتی می تواند برای ترمیم نقص عضلانی کوچکی مانند نقص در خم کننده انگشت مورد استفاده قرار گیرد.

یک قدم نزدیک به درمان

اما این فقط اولین قدم است. “نقطه عطف بعدی یافتن راهی برای تزریق ویرایشگر باز به طور مستقیم به بیمار است. پس از ورود به داخل بدن، برای مدتی کوتاه در محیط بدن شناورمی شود،‌ سپس تمام سلول های بنیادی عضله را ویرایش می کند و دوباره به سرعت تجزیه می شود.” این تیم می خواهد به زودی اولین آزمایشات را در مدل های موشی را آغاز کند. اگر این تکنیک موثر باشد، می توان نوزادان تازه متولد شده را از نظر جهش های ژنی مربوطه بررسی کرد و درمان را می توان در مراحل ابتدایی آغاز کرد، زمانی که نسبتاً تعداد کمی سلول نیاز به ویرایش دارد.

منبع خبر