نوکلئاز های انگشت روی و سلولهای بنیادی

[MD.PhD.Medical biotech]

برای اولین بار، محققان ژنوم سلول های بنیادی خون ساز انسان را ویرایش و آنها را در مدل های زنده موشی و به منظور درمانSCID-X1 استفاده کردند.

نقص ایمنی شدید ترکیبی (SCID) که معمولا به عنوان بیماری پسر حبابی شناخته می شود با فقدان عملکرد سلول T و عدم عملکرد ایمنی بدن بیماران مشخص می شود. اگر یک دهنده مناسب همسان وجود داشته باشد، پیوند مغز استخوان می تواند جایگزین سیستم ایمنی معیوب شود.اما زمانی که هیچ کمک کننده­ای در دسترس نباشد، باید بدنبال گزینه های دیگر بود.SCID به هدفی مناسب برای محققانی تبدیل شده است که بدنبال توسعه ژن درمانی در رایج ترین شکل SCID (SCID-X1) هستند، این بیماری نتیجه جهش در ژن منفرد (IL2RG ) می باشد.در حال حاضرLuigi Naldini (از موسسه San Raffaele Telethon) و همکارانش با موفقیت ژن IL2RG را در سلول های بنیادی خونساز یک بیمار مبتلا به SCID-X1 ویرایش نموده و از این سلول های اصلاح شده برای معالجه این بیماری در موش استفاده کردند.

David Vetter (بیمار مبتلا به SCID-X1 که 12 سال در داخل حباب استریل زندگی کرده است).

ویرایش ژنوم یک استراتژی بسیار قوی برای مهندسی ژنتیک دقیق سلولهای بنیادی است، اما به یک روش پیچیده نیاز دارد. Naldini گفت: این کار شامل برش هایی در DNA و نوترکیب های همولوگ در سلول می باشد. سلول های بنیادی این نوع دستکاری را ندارند. از آنجایی که آنها به چند جمعیت دیگر از سلول ها افزایش می یابند، برای آسیب به DNA بسیار حساس هستند و حتی آسیب جزئی به سرعت به مرگ سلولی منجر به می شود. سوال بسیار بزرگ این بود که چگونه ما می توانیم سلول های بنیادی انسان را ویرایش کنیم. گروه Naldini با استفاده از نوکلئاز های انگشت روی (ZFN) شکست های دو رشته در سلول های بنیادی DNA ایجاد کردند. این شکست ها می تواند با اتصالات انتهای غیر همولوگ (NHEJ) و یا نوترکیبی همولوگ (HR) ترمیم شوند.NHEJ به طور متناوب اضافه و یا حذف هایی را در محل برش ایجاد می کند، بنابراین گروه Naldini تصمیم گرفت که بر روی القا سلول برای ترمیم با استفاده از HR متمرکز شود.مشکل این است که سلول های بنیادی ساکن هستند و HR به طور معمول تنها در سلول های در حال تقسیم رخ می دهد، بنابراین گروه Naldini پروتکلی را برای تحریک سلول تنظم کردند. Naldini می گوید: این یک وضعیت خطرناک است چرا که اگر شما آنها را بیش از حد تحریک کنید آنها دیگر سلول های بنیادی نخواهند بود و تمایز می یابند.پس از ماه ها تحقیقات دشوار، در نهایت گروه تحقیقی شرایطی را پیدا کردکه در آن می توانند ماشینی را برای ویرایش ژن ها در سلول های بنیادی و بدون القاء آپوپتوز معرفی کنند (شامل ZFN و cDNA حاوی 8- 5 اگزون از IL2RG ، به منظور جایگزینی نواحی جهش یافته در پایین دست اگزون 4) و این در حالی بود که سیستم HR برای ترمیم ترجیع داده می شد. هنگامی که این قطعه در یک مدل موش SCID-X1 قرار داده شد، سلول های بنیادی خونساز اصلاح شده افزایش یافتند که منجر به ایجاد سلول های T انسانی سالم می شود که در نهایت به درمان بیماری کمک می کند. یکی از مزایای این روش این است که ناحیه­ای که به تازگی وارد شده است توسط پروموتر داخلی کنترل می شود که برای این وضعیت مناسب است. اما تمامی بیماری ها را نمی توان با جایگزین کردن بخشی از یک ژن داخلی حل کرد. بیماری های بسیاری وجود دارند که در آن محققان می خواهند ژن جدیدی را به یک سلول وارد کنند یا بخواهند ژن را بیش از حد بیان کنند، این کار نیاز به قرار دادن ژن و پروموتر دارد. در این شرایط خطر بالایی برای جهش زای درجی وجود دارد (مشکلی که به دلیل درج نامناسب عناصر ژنتیکی در ژنوم، تلاش های اولیه در ژن درمانیSCID را آزار می داد).گروه Naldini به منظور نشان دادن استفاده این روش در درمان سایر بیماری ها، یک جعبه GFP را در "بندر امن ژنومی" (یک منطقه ژنومی که قبلا آن را شناسایی کرده و نشان داه شده است که بدون آسیب رساندن به ژنوم و یا ایجاد پیامدهای نامطلوب منجر به بیان می شود) درج کردند.Naldini گفت: گام بعدی ترجمه بالینی است. هنوز چند مرحله دیگر وجود دارد تا گروه بخواهد سلول های بنیادی خونساز اصلاح شده خود را در بیماران قرار دهد. روش باید تقویت شود و با شیوه های تولید بالینی سازگار باشد. بزرگترین نکته این است که این روش هنوز هم یک فرایند نسبتا ناکارآمد است و ما فقط در مورد چند درصد از سلول ها اصلاح ژن را انجام داده ایم. این دقیقا همان چیزی است که ما در SCID-X1 دیده ایم


منبع: vimb.ir