به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سلول‌های بنیادی مغز استخوان منبع تمام سلول‌های خون ساز (خون) بدن هستند. برای بیماران مبتلا به اختلالات خونی، پیوند مغز استخوان با مغز اهداکننده سالم می‌تواند یک درمان بسیار موفق باشد و می‌تواند برای برخی شرایط خاص را درمان کند. ولی این روش چالش‌های فراوانی دارد. با وجود پیشرفت در استفاده از سلول‌های اتولوگ برای ژن‌درمانی ex vivo برای اختلالات خون‌ساز مانند بیماری سلول داسی شکل و بتا تالاسمی، محققان هنوز در بیماران با مشکلات خونی، برای خلاص شدن از شر سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs)  و انجام ویرایش ژنی روی آنها، به خارج کردن سلول‌ها از بدن و انجام الکتروفورز روی این سلول‌ها یسنده می‌کنند این درحالی است که این یک روش تهاجمی است. بنابراین به همین دلیل است که محققان در این مطالعه  درجستجوی « روشی نوین برای ژن درمانی هستندتا بتوانندبه صورت درون تنی ژنوم HSCs  را ویرایش کنند.

استفاده از CRISPR برای حل مشکلات پیوند سلول‌های بنیادی خونساز (HSCT)

تریبواسر گفت: «در تئوری، ما می‌توانیم آن ژن را جایگزین کنیم یا به طریقی آن را اصلاح کنیم و آنها را به گونه ای درمان کنیم که برخی از مشکلات پیوند سلول‌های بنیادی خونساز (HSCT) را ندارد، یعنی بیماری پیوند در مقابل میزبان اتفاق هم نیافتد که هیچ وقت نیاز به اهدا کننده هم نباشد. اما این روش‌ها هم دارای چالش‌هایی هستند و می‌توانند بیماری‌های همراه زیادی داشته باشند. دکتر جنیفر داودنا، برنده جایزه نوبل، یک گام فراتر می رود و می‌گوید که مسلماً بزرگترین چالش در تحقق پتانسیل کامل CRISPR بهبود تحویل in vivo است. دودنا گفت که این روش برای توسعه درمان‌هایی که مقرون به صرفه و در دسترس هستند، مهم است، و آن را به بخشی فعال از تحقیقات آزمایشگاهش تبدیل کرده است. اما برای ویرایش ژنوم در شرایط in vivo ، به یک روش انتقال استاندارد و ایمن نیاز است تا بتوانیم انواع سلول‌ها و بافت‌های بیشتری را دقیقاً هدف قرار دهیم.

هدف قرار دادن هدفمند فاکتورCD117 در سلول‌های بنیادی خونساز

در مطالعه‌ای که امروز در Science منتشر شد، Triebwasser و نویسندگان اول، Laura Breda، PhD، و Tyler E. Papp ویرایش ژنوم HSCs را در داخل بدن (و ex vivo) از طریق mRNA تحویل‌شده توسط نانوذرات لیپیدی (LNPs) تزئین‌شده با بخش‌های هدف نشان دادند. با حمایت از نویسندگان ارشد استفانو ریولا، دکترا، از بیمارستان کودکان فیلادلفیا، و حمیده پرهیز، دکترا، از دانشکده پزشکی پرلمن در دانشگاه پنسیلوانیا، در این کار آنها برای تحویل mRNA برای تصحیح سلول‌های داسی شکل انسانی و هدف قرار دادن HSCها در در داخل بدن موش ، از LNP برای هدف قرار دادن فاکتورCD117 در سلول‌های بنیادی خونساز( HSC‌ها) استفاده کردند. استوارت اورکین، MD، پروفسور اطفال در دانشکده پزشکی هاروارد و محقق موسسه پزشکی هاوارد هیوز، به GEN گفت: «اگر هدف کاهش بار بیماری سلول داسی شکل (یا تالاسمی) در سطح جمعیت باشد، اگر این رویکرد ویرایش و درمان ژن در محیط in vivo برای محیط بالینی کارآمد باشد، می‌تواند مشکلات خونی ژنتیکی را حل کند. بنابراین این یک نقطه شروع عالی است.» این کار بر پایه تحقیقات منتشر شده در ژانویه گذشته در Science است که در آن یک تیم تحقیقاتی از سلول‌های T متمایز شده در داخل بدن برای درمان آسیب قلبی استفاده کردند.

رویکرد mRNA-LNP

زیبایی این رویکرد mRNA-LNP در این است که یک پلت فرم بسیار مدولار است که در آن می‌توانیم سطح این LNP‌ها را که پایه و اساس مؤثرترین واکسن‌های COVID-19 برای Moderna و Pfizer بودند، تزئین کنیم تا انواع سلول‌های خاصی را هدف قرار دهیم. پاپ، دانشمند تحقیقاتی در آزمایشگاه پرهیز گفت، و ما می‌توانیم محموله mRNA را تغییر دهیم تا در انواع خاصی از سلول‌های بدن بیان شود (یا بیان نشود). "من فکر می‌کنم ما در آستانه طراحی درمان‌های شخصی هستیم که می‌تواند تنظیم بالاتری برای ممانعت از بروز عوارض جانبی ناخواسته داشته باشد." این تحقیق به دنبال انتشار چند مطالعه ای است که همپوشانی زیادی با آنها دارد. در مارس 2023، دنیس شی، شو تویوناگا و دانیل جی اندرسون از موسسه فناوری ماساچوست (MIT) مقاله‌ای را در Nano Letters منتشر کردند که در آن از رویکردی مشابه با LNP‌های هدفمند برای تحویل mRNA به HSCها در داخل بدن استفاده کردند. با این حال، آنها هیچ مطالعه عملکردی ارائه نکردند. همچنین در آوریل 2023، آنها مطالعه‌ای که در Blood منتشر کردند، که در آن مطالعه از ویروس مرتبط با آدنو (AAV) برای ارائه ویرایشگرهای پایه برای ویرایش ژن در داخل بدن HSCها استفاده کردند.

بهبود کارایی هدف‌گیری HSCs با رویکرد مبتنی بر LNP

یکی از محدودیت‌های تحویل مبتنی بر LNP این است که یک تروپیسم بسیار قوی برای کبد وجود دارد. در برخی موارد، این یک روش عالی برای تعدادی از آزمایش‌های بالینی و شرکت‌ها بوده است.زیرا با استفاده از این روش  Intellia Therapeutics یک کارآزمایی بالینی در حال انجام برای ویرایش in vivo سلول‌های کبدی برای درمان آمیلوئیدوز ارثی transthyretin دارد. همچنین، Verve Therapeutics دارای یک داروی تک دوره‌ای ویرایش‌گر پایه کبدی in vivo است که PCSK9 را هدف قرار می‌دهد که در حال حاضر در کارآزمایی بالینی فاز Ib در بیماران مبتلا به هیپرکلسترولمی خانوادگی هتروزیگوت پرخطر (HeFH)، بیماری قلبی عروقی آترواسکلروتیک (ASCVD) ارزیابی می‌شود. اما برای تحویل فراتر از کبد، یک مسئله اختصاصی برای این روش وجود دارد، به همین دلیل است که در این مطالعه محققان به دنبال بهبود کارایی هدف‌گیری HSCs با کونژوگه کردن آنتی‌بادی برای CD117 روی LNP با محموله‌های mRNA متنوع بودند. Triebwasser گفت: «[LNP] برای تحویل واکسن کووید که بسیاری از مردم از Pfizer یا Moderna دریافت کردند بسیار مؤثر بود. در اینجا ما یک آنتی بادی در خارج قرار داده‌ایم تا LNP‌ها را از جریان خون خارج کرده و به مغز استخوان که سلول‌های بنیادی در آن قرار دارند، برسانیم و در واقع می‌توانیم mRNA را به HSCها تحویل دهیم و آن سلول‌ها را ویرایش ژنی کنیم.

مزایای بکارگیری پلتفرم هدفمند-LNP

آنها نشان دادند که این پلتفرم هدفمند-LNP می‌تواند انواع سیستم‌های پیشرفته ویرایش ژنوم، مانند ویرایشگرهای پایه آدنین (ABEs) را به HSCs در شرایط خارج از بدن ارائه دهد. با تحویل یک سیستم ویرایش مبتنی بر CD117/LNP ضد انسانی، محققان شاهد اصلاح تقریباً کامل سلول‌های داسی شکل خونساز بودند. در واقع در این کار ما نشان دادیم که [سیستم‌های ویرایش ژنوم پیشرفته تحویل‌شده] بسیار مؤثر هستند - احتمالاً مؤثرترین استراتژی یا روش گزارش‌شده برای تحویل ABE برای اصلاح جهش بیماری سلول داسی شکل است. گام بعدی آزمایش همان نوع ویرایش ژنومی یک آلل بیماری در یک ارگانیسم مدل است.

استفاده از این رویکرد برای ویرایش ex vivo

پتانسیل ویرایش ex vivo به خودی خود کاملا امیدوارکننده است زیرا جایگزینی برای الکتروپوریشن است که در حال حاضر برای بیماری سلول داسی شکل و بتا تالاسمی توسط، به عنوان مثال، Vertex Pharmaceuticals و CRISPR Therapeutics انجام می‌شود. این بیماران نتایج بسیار خوبی دارند که نشان دهنده ایمنی و اثربخشی exa-cel است که در حال حاضر توسط FDA برای تایید برای درمان بیماری سلول داسی شکل و بتا تالاسمی در حال ارزیابی است. با این وجود، مقایسه سر به سر زنده بودن و کارایی ویرایش بین الکتروپوریشن و رویکرد مبتنی بر LNP می‌تواند ارزشمند باشد. Triebwasser می‌گوید: «داده‌های ما نشان می‌دهد که استفاده از این رویکرد برای ویرایش ex vivo تقریباً هیچ تأثیری روی زنده ماندن [HSCs] ندارد». بنابراین، برای شروع، فکر می‌کنم می‌توان از آن برای اصلاح سلول‌های خارج از بدن به جای الکتروپوریشن استفاده کرد، و این باعث افزایش تعداد سلول‌های CD34+ HSC یا سلول‌های بنیادی واقعی می‌شود که بیماران به عنوان بخشی از آن درمان دریافت می‌کنند.

ویرایش in vivo ژنوم HSCs

برای ویرایش in vivo ژنوم، محققان LNP های هدفمند CD117 را با mRNA پرو آپوپتوز PUMA (p53 تعدیل کننده آپوپتوز) ارائه کردند که بر عملکرد HSC مغز استخوان در داخل بدن تأثیر گذاشت، که امکان شرطی سازی غیر سمی را برای HSCT فراهم کرد. ، پاپ گفت که استفاده از محموله‌هایی مانند PUMA که  سلول‌های هدف را از بین ببرند، میتوانند در نهایت جایگزین شیمی‌درمانی لازم برای از بین بردن هموپاتی‌های بدخیم که نیاز به HSCT دارند، باشد.

مزایای رویکرد ویرایش ژن in vivo

مزایای زیادی برای رویکرد ویرایش ژن in vivo وجود دارد، از جمله هزینه، منابع، و نیاز به شیمی درمانی. اما پاپ که روی شیمی کونژوگه، هدف قرار دادن LNP ها و طراحی mRNA کار کرده است، گفت که نگرانی‌هایی در مورد هدف قرار دادن انواع سلول‌ها با استراتژی آنها وجود دارد، زیرا سلول‌هایی در ریه نیز وجود دارد که فاکتور هدف یعنی CD117 را بیان می‌کند. علاوه بر این، Triebwasser خاطرنشان کرد که اهمیت این موضوع در حال حاضر در مورد جهش سلول داسی شکل ناشناخته است زیرا ژن هدف به طور خاص در سلول‌های خونساز بیان می‌شود و نه در ریه یا کبد. با توجه به اینکه LNP-mRNA هدفمند می‌تواند یک فناوری تغییر دهنده نوین برای ژن درمانی HSC باشد، تحقیقات بیشتر در مورد بهبود پلت فرم و فرآیند به احتمال زیاد باید در سطح بالینی دنبال شود.

پایان مطلب/.