به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، محققان در مطالعه‌ای پیشگامانه که در ژانویه ۲۰۲۵ در مجله Nature Communications منتشر شد، روشی نوین برای ویرایش ژنوم سلول‌های بنیادی انسانی با استفاده از ذرات شبه‌ویروسی به نام «نانواسکرایب‌ها» (NanoScribes) معرفی کردند. این ذرات، که از ساختارهای ویروس‌مانند برای انتقال مجموعه‌های ریبونوکلئوپروتئینی سیستم ویرایش اولیه (Prime Editing) بهره می‌برند، دقت و کارایی بالایی در اصلاح ژن‌ها نشان داده‌اند. این فناوری چالش‌های موجود در تحویل ایمن و مؤثر ابزارهای ویرایش ژن مانند CRISPR را برطرف کرده و امکان جهش‌های نقطه‌ای، حذف‌ها و درج‌های کوچک را با دقت بی‌سابقه‌ای فراهم می‌کند. نانواسکرایب‌ها با بهره‌گیری از فیوژن‌های چندگانه و بهینه‌سازی ساختار pegRNA، توانستند سلول‌های HEK293T را با کارایی ۶۸٪ ویرایش کنند و در سلول‌های بنیادی انسانی (hiPSCs) و میوبلاست‌ها نیز تا ۲۵٪ موفقیت داشته باشند. این روش نسبت به روش‌های سنتی انتقال DNA، وفاداری بیشتری دارد و قابلیت چندگانه‌سازی pegRNA را پشتیبانی می‌کند. این پیشرفت می‌تواند راه را برای درمان‌های پیشرفته ژن‌درمانی، به‌ویژه در بیماری‌های خونی و عضلانی، هموار کند. نانواسکرایب‌ها به‌عنوان ابزاری نوظهور، پتانسیل تغییر پارادایم در پزشکی بازساختی و ژنتیک را دارند و نویدبخش نسل بعدی فناوری‌های ویرایش ژنوم هستند.

زمینه‌سازی برای یک چالش قدیمی
ویرایش ژنوم از زمان کشف CRISPR/Cas9 در سال ۲۰۱۲ به یکی از مهم‌ترین ابزارهای زیست‌فناوری تبدیل شده است. با این حال، تحویل ایمن و مؤثر این سیستم‌ها به سلول‌های بنیادی انسانی، به‌ویژه سلول‌های پرتوان (hPSCs)، همواره با موانع فنی همراه بوده است. روش‌های سنتی مانند الکتروپوریشن یا انتقال DNA اغلب با سمیت سلولی، کارایی پایین و پاسخ‌های ناخواسته DNA همراهند. سلول‌های بنیادی، به دلیل حساسیت بالا و نقش کلیدی در بازسازی بافت‌ها، نیاز به روش‌هایی دارند که کمترین آسیب را به آن‌ها وارد کند. سیستم ویرایش اولیه (Prime Editing)، که در سال ۲۰۱۹ معرفی شد، با امکان اصلاح دقیق‌تر ژن‌ها نسبت به CRISPR سنتی، امیدها را برای درمان بیماری‌های ژنتیکی افزایش داد. اما مشکل تحویل این سیستم به سلول‌های هدف، همچنان پابرجا بود تا اینکه نانواسکرایب‌ها وارد میدان شدند.

 نانواسکرایب‌ها چیستند؟
نانواسکرایب‌ها ذرات شبه‌ویروسی (Virus-Like Particles یا VLPs) هستند که برای انتقال مجموعه‌های ریبونوکلئوپروتئینی (RNP) سیستم ویرایش اولیه طراحی شده‌اند. این ذرات با الهام از ساختار ویروس‌ها، بدون داشتن ژنوم ویروسی فعال، قادرند بارهای مولکولی را به‌طور مؤثر به سلول‌ها منتقل کنند. محققان با استفاده از فیوژن‌های چندگانه (مانند پروتئین‌های VSV-G) و بهینه‌سازی ساختار pegRNA (RNA راهنمای ویرایش اولیه)، این ذرات را طوری مهندسی کرده‌اند که بتوانند به‌طور خاص سلول‌های هدف را شناسایی و وارد کنند. نانواسکرایب‌ها نه‌تنها از تخریب RNP در محیط خارج سلولی جلوگیری می‌کنند، بلکه با ورود از طریق همجوشی غشایی، کارایی تحویل را به‌طور چشمگیری افزایش می‌دهند.

 دستاوردهای آزمایشگاهی نانواسکرایب‌ها
در آزمایش‌های انجام‌شده، نانواسکرایب‌ها توانستند سلول‌های HEK293T را با کارایی ۶۸٪ در جایگاه ژنی HEK3 ویرایش کنند، که نسبت به روش‌های انتقال DNA، دقت و وفاداری بیشتری نشان داد. این ذرات همچنین در سلول‌های میوبلاست، سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (hiPSCs) و سلول‌های بنیادی خون‌ساز مشتق‌شده از hiPSCs آزمایش شدند و کارایی ویرایش تا ۲۵٪ را به ثبت رساندند. نکته قابل‌توجه، توانایی نانواسکرایب‌ها در پشتیبانی از چندگانه‌سازی pegRNA بود که امکان ویرایش همزمان چندین جایگاه ژنی را فراهم می‌کند. این نتایج نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری و قدرت این فناوری در مقایسه با روش‌های قبلی است.

بهینه‌سازی‌های کلیدی در طراحی نانواسکرایب‌ها
موفقیت نانواسکرایب‌ها به چندین نوآوری کلیدی بستگی داشت. استفاده از فیوژن‌های چندگانه برای افزایش نفوذپذیری غشایی، بهبود ساختار pegRNA با کوتاه‌سازی و افزودن حلقه‌های MS2 و PP7 برای پایداری بیشتر، و بهینه‌سازی آنزیم‌های Prime Editor از جمله این موارد بود. همچنین، استفاده از سیستم Pol II برای کدگذاری pegRNA، برخلاف روش‌های Pol III سنتی، کارایی رونویسی را بهبود بخشید. این تغییرات نه‌تنها دقت ویرایش را افزایش داد، بلکه سمیت سلولی را به حداقل رساند و امکان استفاده در سلول‌های حساس مانند hiPSCs را فراهم کرد.

کاربردهای بالقوه در پزشکی بازساختی
نانواسکرایب‌ها پتانسیل بالایی برای استفاده در ژن‌درمانی و پزشکی بازساختی دارند. ویرایش سلول‌های بنیادی خون‌ساز می‌تواند به درمان بیماری‌هایی مانند کم‌خونی داسی‌شکل یا تالاسمی منجر شود، در حالی که ویرایش میوبلاست‌ها راه را برای درمان دیستروفی عضلانی هموار می‌کند. توانایی این ذرات در هدف‌گیری دقیق و ایمن، آن‌ها را به ابزاری ایده‌آل برای اصلاح ژن‌های معیوب در سلول‌های بنیادی تبدیل کرده است. علاوه بر این، عدم نیاز به انتقال DNA خارجی، خطر جهش‌های ناخواسته یا پاسخ ایمنی را کاهش می‌دهد، که یک مزیت بزرگ نسبت به روش‌های ویروسی سنتی است. در مقایسه با روش‌های موجود مانند الکتروپوریشن یا وکتورهای آدنوویروسی، نانواسکرایب‌ها چندین مزیت دارند. الکتروپوریشن اغلب باعث مرگ سلولی و کاهش بازده می‌شود، در حالی که وکتورهای ویروسی ممکن است پاسخ ایمنی ایجاد کنند یا ژنوم میزبان را به‌طور ناخواسته تغییر دهند. نانواسکرایب‌ها، با تحویل مستقیم RNP و بدون نیاز به DNA، این مشکلات را برطرف می‌کنند. همچنین، کارایی بالاتر و قابلیت چندگانه‌سازی آن‌ها، این روش را از فناوری‌های پیشین متمایز می‌کند و به‌عنوان یک پلتفرم قابل‌برنامه‌ریزی برای ویرایش ژنوم معرفی می‌شود.

چالش‌ها و جهت‌گیری‌های آینده
با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، نانواسکرایب‌ها هنوز با چالش‌هایی مواجهند. مقیاس‌پذیری تولید این ذرات برای کاربردهای کلینیکی، بهینه‌سازی دوز برای انواع مختلف سلول‌ها و ارزیابی ایمنی درازمدت از جمله این موارد است. محققان همچنین در حال بررسی استفاده از نانواسکرایب‌ها برای تحویل سایر ابزارهای ویرایش ژن، مانند ویرایش پایه (Base Editing)، هستند. در آینده، ترکیب این فناوری با هوش مصنوعی برای طراحی pegRNAهای کارآمدتر می‌تواند دقت و کاربرد آن را بیشتر کند. این مسیر نویدبخش گام‌های بزرگ‌تری در ژن‌درمانی است.
انتشار این مطالعه در Nature Communications بازتاب گسترده‌ای در جامعه علمی داشته است. نانواسکرایب‌ها نه‌تنها به‌عنوان یک ابزار تحقیقاتی، بلکه به‌عنوان یک پلتفرم بالینی بالقوه، توجه محققان و شرکت‌های زیست‌فناوری را جلب کرده‌اند. این فناوری می‌تواند استانداردهای جدیدی در ویرایش ژنوم ایجاد کند و راه را برای توسعه درمان‌های شخصی‌سازی‌شده باز کند. با ادامه تحقیقات، انتظار می‌رود که نانواسکرایب‌ها به زودی در آزمایش‌های بالینی ظاهر شوند و تأثیر عمیقی بر پزشکی مدرن بگذارند.

جمع‌بندی
نانواسکرایب‌ها با ادغام دقت بی‌نظیر سیستم ویرایش اولیه و ایمنی ذرات شبه‌ویروسی، نقطه عطفی در ویرایش ژنوم سلول‌های بنیادی انسانی ایجاد کرده‌اند. این فناوری، که کارایی ۶۸٪ در سلول‌های HEK293T و تا ۲۵٪ در سلول‌های hiPSCs و میوبلاست‌ها را به ثبت رسانده، محدودیت‌های روش‌های سنتی مانند الکتروپوریشن و وکتورهای ویروسی را پشت سر گذاشته است. با تحویل مستقیم مجموعه‌های RNP و پشتیبانی از چندگانه‌سازی pegRNA، نانواسکرایب‌ها نه‌تنها دقت و وفاداری ویرایش را افزایش داده‌اند، بلکه خطر جهش‌های ناخواسته را نیز به حداقل رسانده‌اند. این پیشرفت، افق‌های جدیدی در پزشکی بازساختی و ژن‌درمانی گشوده و امکان درمان بیماری‌هایی چون کم‌خونی داسی‌شکل، تالاسمی و دیستروفی عضلانی را تقویت کرده است. با این حال، چالش‌هایی مانند مقیاس‌پذیری تولید و ایمنی درازمدت هنوز نیازمند بررسی بیشتر است. نانواسکرایب‌ها با پتانسیل تغییر پارادایم در زیست‌فناوری، به‌عنوان نسل بعدی ابزارهای ویرایش ژن شناخته می‌شوند و انتظار می‌رود با تکامل این فناوری و ورود به فازهای کلینیکی، تأثیرات عمیقی بر سلامت انسان داشته باشند. این نوآوری، نویدبخش آینده‌ای است که در آن بیماری‌های ژنتیکی با دقتی بی‌سابقه و ایمنی بالا درمان می‌شوند.

پایان مطلب./