ویرایش ژن CRISPR توضیح داده شده: چگونه دانشمندان DNA را برای درمان بیماری قطع و تعمیر می‌کنند

CRISPR-Cas9 با جفت کردن یک مولکول راهنمای RNA با آنزیم Cas9 کار می‌کند. RNA راهنما برای مطابقت با یک رشته DNA مشخص ساخته می‌شود، و هنگامی که این توالی را در داخل سلول پیدا کند، آن را به Cas9 هدایت می‌کند و آنزیم هر دو رشته DNA را قطع می‌کند، طبق گفته معهد ملی علوم پزشکی عمومی (NIGMS)، بخشی از موسسات ملی سلامت آمریکا.

خود قطع چیزی را تعمیر نمی‌کند. آنچه اهمیت دارد نحوه ترمیم سلول برای شکاف است. NIGMS توضیح می‌دهد که محققان می‌توانند سلول را بگذارند شکاف را با حروف ژنتیکی تصادفی ترمیم کند، که یک ژن را غیرفعال می‌کند، یا می‌توانند یک الگو تهیه کنند تا سلول شکاف را با یک توالی جدید خاص ترمیم کند، که می‌تواند ژن را اصلاح یا بازنویسی کند. این کنترل بر هر دو جایی که قطع اتفاق می‌افتد و نحوه ترمیم آن، CRISPR را به ابزار ویرایش انعطاف‌پذیری تبدیل می‌کند که محققان می‌توانند در اصل آن را به بسیاری از موقعیت‌های مختلف در ژنوم هدایت کنند.

مبدأ این ابزار

CRISPR-Cas9 به عنوان ابزار ویرایش قابل برنامه‌ریزی توسط Emmanuelle Charpentier و Jennifer Doudna توسعه یافت، که آزمایش کلیدی را در سال 2012 منتشر کردند و نشان دادند که مکانیسم ایمنی باکتریایی می‌تواند برای قطع DNA در مکانی انتخاب شده توسط کاربر برنامه‌ریزی شود، همانطور که توسط MIT Technology Review توضیح داده شده است. این دو دانشمند جائزه نوبل شیمی 2020 را برای این اکتشاف دریافت کردند، که کمیته نوبل آن را روشی "اپوک‌ساز" برای ویرایش ژنوم نامید.

از ابزار آزمایشگاهی تا دارویی تأیید شده

اولین نتیجه بالینی این تکنیک در 8 دسامبر 2023 به دست آمد، زمانی که سازمان غذا و داروی آمریکا Casgevy (exagamglogene autotemcel) را تأیید کرد، که توسط Vertex Pharmaceuticals و CRISPR Therapeutics ایجاد شد، به عنوان اولین درمان مبتنی بر CRISPR/Cas9 که برای بیماران تأیید شد، طبق اعلام خود FDA. سازمان Casgevy را در کنار دومین درمان ژنی غیر CRISPR به نام Lyfgenia تأیید کرد، هر دو برای بیماری کمخونی تاسیسی در بیماران 12 سال و بالاتر با سابقه بحران‌های درد مکرر.

مقررات دارویی بریتانیا، MHRA، قبلاً Casgevy را در 16 نوفمبر 2023 برای بیماری کمخونی تاسیسی و بتا تالاسمی وابسته به انتقال برای بیماران 12 سال و بالاتر تأیید کرد، بریتانیا را اولین کشوری می‌سازد که دارویی مبتنی بر CRISPR را تأیید کند، طبق Imperial College London، که NHS آن قسمتی از مطالعه را انجام داد.

نحوه درمان فعلی

Casgevy به طور مستقیم در بدن تزریق نمی‌شود. پزشکان ابتدا سلول‌های بنیادی خون بیمار را جمع‌آوری می‌کنند، که به یک سایت تولید ارسال می‌شوند جایی که CRISPR یک منطقه تنظیمی خاص نزدیک ژن BCL11A را ویرایش می‌کند و آن را خاموش می‌کند تا سلول‌ها شروع به تولید هموگلوبین جنینی کنند، شکلی از پروتئین حامل اکسیژن که معمولاً فقط قبل از تولد تولید می‌شود، همانطور که FDA توضیح داد. قبل از بازگرداندن سلول‌های ویرایش شده، بیماران تحت شیمی‌درمانی با دوز بالا قرار می‌گیرند تا فضایی در مغز استخوان تخلیه شود، مرحله تهیه‌ای که خطرات خاص خود را به دنبال دارد، از جمله کاهش شمارش سلول‌های خون و زخم‌های دهان، طبق گفته FDA و گزارشی از Biopharma Dive.

بررسی خود FDA از آزمایش بیماری کمخونی تاسیسی نشان داد که 29 از 31 بیمار قابل ارزیابی، یا 93.5٪، برای حداقل 12 ماه متوالی بعد از درمان عاری از بحران‌های درد شدید بودند، طبق اعلام تأیید سازمان. Imperial College London ارقام جداگانه‌ای مرتبط با تأیید انگلستان گزارش کرد، که هر دو بیماری را پوشش می‌داد: 28 از 29 بیمار کمخونی تاسیسی عاری از درد شدید و 39 از 42 بیمار بتا تالاسمی دیگر نیازی به انتقال ندارند، هر دو برای حداقل 12 ماه.

هزینه و دسترسی

Vertex قیمت فهرست آمریکایی Casgevy را 2.2 میلیون دلار تعیین کرد، طبق Biopharma Dive، که همچنین گزارش کرد که شرکت تخمین می‌زند حدود 25000 نفر در آمریکا و اروپا برای درمان واجد شرایط می‌شوند. STAT News اشاره کرد که در حالی که ویرایش برای مادام‌العمر طراحی شده است، دوام طولانی‌مدت هنوز به سال‌های داده‌های پیگیری که هنوز جمع‌آوری می‌شوند بستگی دارد.

از آنجا که سلول‌های ویرایش شده از بدن بیمار خود آمده‌اند و توسط نسل‌های آینده ارث نمی‌برند، این نوع استفاده از CRISPR به عنوان ویرایش ژنی جسمانی طبقه‌بندی می‌شود، مجزا از ویرایش ژرمی‌لاین، که DNA منتقل شده به کودکان را تغییر می‌دهد و یک حوزه جداگانه و بسیار مورد اختلاف از فناوری باقی می‌ماند.