به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پژوهشگران در مرکز تحقیقات تجربی و بالینی برلین در حال توسعه درمان هدفمند برای دیستروفی عضلانی با کمک ویرایش ژن هستند. تحقیقات پیش‌بالینی که به رهبری آزمایشگاه اسپولر منتشر شده است در Nature Communications اکنون زمینه را برای آزمایش‌های بالینی انسانی فراهم می‌کند. پژوهشگران در مرکز تحقیقات تجربی و بالینی (ECRC)، یک موسسه مشترک از مرکز ماکس دل‌برک و بیمارستان دانشگاهی شاریت در برلین، یک روش نویدبخش ویرایش ژن را برای بازگرداندن عملکرد پروتئینی که برای ترمیم و بازسازی عضلات در بیماران مبتلا به بیماری‌های دیستروفی عضلانی ضروری است، توسعه داده‌اند. پروتئین دیسفرلین مسئول اصلی ترمیم غشاهای سلولی است. افرادی که دارای جهش‌هایی در ژن کدکننده دیسفرلین هستند، مبتلا به دیستروفی عضلانی می‌شوند که یک گروه از بیماری‌های تحلیل عضلانی است که هزاران نفر در سراسر جهان را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

سندرم‌ دیستروفی عضلانی

جهش‌های از دست دادن عملکرد در ژن DYSF که کدکننده دیسفرلین است، باعث بروز سندرم‌های دیستروفی عضلانی اتوزومال مغلوب می‌شوند، به‌ویژه دیستروفی عضلانی کمربند اندام‌ها (LGMD2B/R2). ژن DYSF بیش از ۱۵۰ کیلوباز از DNA ژنومی را در کروموزوم ۲p13 انسان پوشش می‌دهد. دیسفرلین یک پروتئین حدود ۲۴۰ کیلو دالتونی است که از توالی کدکننده‌ای بیش از ۶ کیلوباز شامل ۵۵ اگزون استاندارد به‌وجود می‌آید. این پروتئین به غشاهای سلولی و وزیکول‌های درون‌سلولی متصل می‌شود و دارای یک دامنه غشایی تک‌عبوری کوتاه است که دارای یک دامنه خارجی C-ترمینالی بسیار کوچک است. بخش سیتوزولی دیسفرلین شامل هفت دامنه C2 (C2A تا C2G) است که به فسفولیپیدها به‌طور وابسته به کلسیم متصل می‌شوند. دیسفرلین غشاهای الیاف عضلانی (سارکولِما) را ترمیم می‌کند، جایی که در آن واسطه جذب وزیکول‌های وابسته به کلسیم به محل آسیب می‌شود. همچنین، دیسفرلین در هموستاز کلسیم و متابولیسم لیپیدها دخیل شناخته شده است. کمبود دیسفرلین منجر به تحلیل تدریجی عضلات اسکلتی و آتروفی می‌شود. بازگرداندن بیان دیسفرلین احتمالاً تنها راه درمان قطعی است و استفاده از روش CRISPR/Cas9 به‌عنوان یکی از روش‌های ویرایش ژن، بزرگترین کاربرد را در این زمینه خواهد داشت.

آغاز آزمایش‌های بالینی انسانی

پروفسور سیمونه اسپولر و تیم تحقیقاتی‌اش که توسط دکتر هلنا اسکوبار در آزمایشگاه میولوژی در ECRC رهبری می‌شود، با موفقیت سلول‌های بنیادی عضلانی را از دو بیمار مبتلا به دیستروفی عضلانی از نوع کمربند اندام‌ها (LGMD) استخراج کرده، خطای ژنتیکی را اصلاح کرده و پروتئین‌های دیسفرلین عملکردی را در کشت سلولی بازگرداندند. در مدل‌های موش جدید این بیماری، آن‌ها از همان فرآیند برای جمع‌آوری سلول‌ها، ویرایش آن‌ها و پیوند سلول‌های اصلاح‌شده به موش‌ها استفاده کردند که در آنجا عملکرد پروتئین بازگردانده شد و عضلات شروع به بازسازی کردند. یافته‌های پیش‌بالینی که در Nature Communications گزارش شده‌اند، به تیم اعتماد به نفس داده است تا به آزمایش‌های بالینی انسانی پیش بروند. این آزمایش‌ها شامل برداشت سلول‌های عضلانی از بیماران، ویرایش آن‌ها در آزمایشگاه و پیوند سلول‌های خود بیمار به عضلات هدف است. پژوهشگران اشاره می‌کنند که این درمان یک درمان کامل نیست – بلکه محدود به یکی یا دو عضله خواهد بود.

چالش‌های پیش رو

اسپولر می‌گوید: "ما بیش از ۶۰۰ عضله در بدن داریم و هدف قرار دادن همه آن‌ها کار آسانی نیست. ما با هدف قرار دادن یکی یا دو عضله شروع می‌کنیم. اما اگر این درمان مؤثر باشد، عضله بهبود می‌یابد." برای نزدیک به ۲۰ سال، اسپولر و همکارانش در حال تلاش برای درک دیسفرلین، نقش آن در دیستروفی عضلانی و روش‌های درمان این بیماری‌های ارثی نادر اما ویرانگر هستند. در مورد دیستروفی عضلانی کمربند اندام‌ها، تحلیل عضلات به صورت تدریجی است و جوانان بالغ توانایی راه رفتن و استفاده عادی از دست‌ها و بازوها را از دست می‌دهند. اسپولر که این وضعیت را به طور مستقیم با بیمارانش در کلینیک سرپایی ECRC مشاهده می‌کند، می‌گوید: "شما از یک ورزشکار خوب در نوجوانی به فردی در صندلی چرخدار در ۴۰ سالگی تبدیل می‌شوید." دکتر هلنا اسکوبار، نویسنده اول مقاله و زیست‌شناس مولکولی در آزمایشگاه اسپولر، بر روی روش‌های جمع‌آوری سلول‌های بنیادی عضلانی از بیماران و استفاده از ابزارهای ویرایش ژن برای اصلاح جهش‌ها کار کرده است.

ویرایش ژن با CRISPR

برای اصلاح جهش دیسفرلین، اسکوبار از CRISPR-Cas9 استفاده می‌کند که به عنوان "قیچی‌های ویرایش ژن" شناخته می‌شود و برای آن جایزه نوبل در سال ۲۰۲۰ اعطا شد. این قیچی‌های مولکولی به یک مکان دقیق در طول مولکول DNA هدایت می‌شوند و آن را برش می‌دهند، و سلول را مجبور می‌کنند که DNA خود را ترمیم کند. هدف این است که جهش در فرآیند ترمیم اصلاح شود و ژن به درستی عملکرد کند. پژوهشگران سیستم ویرایش خود را در چندین مدل سلولی آزمایش کردند که همگی نتایج مشابهی داشتند: این روش با نرخ موفقیت بالا و حداقل عواقب غیرمطلوب عمل کرد. جالب اینکه، ویرایش ژن منجر به تطابق دقیق با توالی ژنتیکی مطلوب نشد و چهار تغییر در پروتئین دیسفرلین تولید شده مشاهده شد. تیم به طور دقیق این تغییرات را در همکاری با پروفسور اولیور داومکه، که سرپرست آزمایشگاه زیست‌شناسی ساختاری فرآیندهای مرتبط با غشا در مرکز ماکس دل‌برک است، تحلیل کرد. اسکوبار می‌گوید: "حتی با این چهار تغییر، پروتئین تولید شده بسیار شبیه از نظر عملکرد به نوع وحشی است که در افراد سالم مشاهده می‌شود. این پروتئین در غشاهای سلولی آسیب‌دیده محلی‌سازی شده و عضلات بازسازی شدند."

مدل حیوانی و آزمایش‌های بالینی

به عنوان بخشی از این پروژه، پژوهشگران یک مدل جدید موش را در همکاری با دکتر رالف کونه، که سرپرست آزمایشگاه مهندسی ژنوم و مدل‌های بیماری در مرکز ماکس دل‌برک است، توسعه دادند. این مدل موش به طور دقیق جهش خاص دیسفرلین و بیماری ناشی از آن را تقلید می‌کند و به پژوهشگران امکان می‌دهد تا ارزیابی کنند که چگونه درمان کامل – شامل برداشت سلول‌های بنیادی عضلانی، اصلاح آن‌ها و پیوند مجدد سلول‌ها – عمل می‌کند. آن‌ها به ویژه می‌خواستند بدانند که آیا سیستم ایمنی بدن سلول‌ها را رد می‌کند یا پروتئین‌های دیسفرلین تولید شده را مورد حمله قرار می‌دهد یا خیر. اسپولر می‌گوید: "ما هیچ واکنشی ایمنی علیه سلول‌های پیوندی یا پروتئین‌های تولید شده مشاهده نکردیم، که این خبر امیدوارکننده‌ای برای برداشتن گام به سوی آزمایش‌های بالینی است." تیم اکنون به دنبال تأمین منابع مالی برای آغاز اولین آزمایش بالینی انسانی است. اگر این آزمایش موفقیت‌آمیز باشد، هنوز سال‌ها طول خواهد کشید تا این درمان به طور گسترده در دسترس قرار گیرد.

پایان مطلب/.