مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟

Bioinformatics and ROS for Robot Arm Specialization Courses
| Phi Science
أنوار البكار
أنوار البكار
June 12, 2022

لقيت تقنية كريسبر (CRISPR) كاس 9 ضجةً واسعة في أروقة علم الوراثة، إذ أنها ذات مميزاتٍ عالية في تعديل الجينوم، وهي تقنيةٌ رخيصةٌ ودقيقة، تعمل على تعديل الجينوم عبر إزالة أو إضافة أو استبدال أجزاءٍ من الـ DNA، لقيت هذه التقنية اهتمامًا متزايدًا بين علماء الوراثة لبساطتها ودقتها، فما طبيعة هذا التركيب الخارق؟

ما هو كريسبر كاس9؟

كريسبر: هو اختصارٌ للتكرارات العنقودية المتناظرة القصيرة منتظمة التباعد، وهي عبارةٌ عن تسلسل DNA صنعته البكتيريا عبر التقاط قطعٍ من الحمض النووي للفيروسات وإدخاله في حمضها النووي، ويلعب دور مخزنٍ لقطعٍ من المادة الوراثية لفيروساتٍ هاجمت البكتيريا من قبل، حتى يتاح للبكتيريا تذكرها في الهجمات اللاحقة.

أما فيما يخص كاس9؛ فهو بروتينٌ مرتبط بالتسلسل كريسبر، يقطع الحمض النووي سامحًا بإجراء تعديلاتٍ على الجين المستهدف، ومعًا فهما يكونان نظام كريسبر كاس9، نظامٌ دفاعي من التعرف على DNA المُهاجم وقصه.

كيف استفاد علم الوراثة من هذا النظام الطبيعي؟

قام العلماء باتباع نمط البكتيريا نفسه بإنشاء تسلسلٍ من قطعٍ صغيرة مع تسلسلٍ مرشد، يستهدف منطقةً محددة من الـ DNA المُراد تعديله، كما التسلسل الموجود في كريسبر، ثم يُستخدَم كاس9 لقطع الحمض النووي، وإتاحة الفرصة للباحثين للقيام بالتعديلات على الحمض النووي.

ما هي أبرز تطبيقات كريسبر كاس9؟

لكريسبر كاس9 الكثير من الإمكانات لعلاج الحالات الطبية ذات المرد الوراثي، مثل السرطانات وارتفاع نسب الكولسترول في الدم، وبعض هذه التطبيقات يتضمن التالي:

تصحيح الاختلالات الوراثية

مع أن الأمر ما زال مقيدًا في المرحلة ما قبل السريرية، إلا أن التجارب على علاج بعض الاضطرابات الوراثية باستخدام كريسبر كاس9 قد أثبتت جدارتها على الفئران، وفي طريقها لإثبات جدارتها في الحالات السريرية.

قام سكوانك عام 2013 بإجراء تجربةٍ لعلاج التليف الكيسي، وجرت التجربة على خلايا جذعية معوية لبالغين مصابين بالتليف الكيسي، حيث قام بتصحيح أحد أكثر الطفرات المسببة للتليف الكيسي شيوعًا، وبمجرد أن تم إصلاح الطفرة، استعاد أحد المستقبلات الموصولة بالغشاء المعوي وظيفته.

وتم التحقق أيضًا من فاعلية كريسبر كاس9 في علاج ضمور دوشين العضلي، وذلك عن طريق حذف تسلسلٍ يحتوي على الطفرة الأصلية، ومع أنه نتج عنه بروتينٌ ناقص إلا أنه ما زال فعالًا بدرجةٍ جيدة، ولوحظ تعافٍ جزئي من القصور الوظيفي العضلي على الفئران التي أُجريَت عليها التجربة.

جرى تطبيق العلاج الجيني باستخدام كريسبر كاس9 على الاعتلالات المرتبطة بالهيموغلوبين عبر تحسين الهيموغلوبين الجنيني لدى الفئران، وقد يشكل ذلك حلاً لمن يعانون من أمراض الهيموغلوبين مثل مرض الثلاسيميا والانيميا المنجلية، وذلك لاحتمال استخدام التعبير عن الهيموغلوبين الجنيني مع من يعانون من الهيموغلوبين البالغ غير الطبيعي.

علاج فايروس نقص المناعة البشري

رغم فاعلية العلاج المضاد للفيروسات القهقرية، إلا أنه لا يوجد علاج نهائي لفيروس نقص المناعة البشري، بسبب اندماجه مع جينوم المضيف، وقد أثبت بحثٌ قام به هو عام 2014 أنه باستخدام كريسبر كاس9 يمكن استهداف نشاط جينوم HIV-1، ويمكن أيضاً تحصين الخلايا ضد عدوى HIV-1.

هل لكريسبر كاس9 تداعياتٌ أخلاقية قد تؤدي إلى نبذه؟

مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟
مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟

ربما يواجه كريسبر كاس9 محدداتٍ أخلاقية فيما يخص الخلايا التي من الممكن أن يتم التعديل عليها، حيث يتم التعديل الجيني حاليًا على الخلايا الجسمية، وهي جميع خلايا الجسم من غير الخلايا الجنسية (البويضات والحيوانات المنوية).

وتظهر المخاوف الأخلاقية من التعديل الوراثي باستخدام تقنية كريسبر كاس9 من إمكانية تعديل الجينوم البشري؛ حيث إن التعديلات الوراثية على البويضات والحيوانات المنوية من الممكن أن تصبح متوارثة من جيلٍ إلى جيل، وهذا يطرح سؤالًا أخلاقيًا مهمًا وهو: هل يمكننا التعديل على السمات البشرية لتحسينها، مثل زيادة نسبة الذكاء والطول؟

ويتعدى الأمر إلى مخاوفٍ أخلاقية تواجه تعديل الأجنة، وحتى التعديل الجيني للأنواع الاخرى، والخطر الأكبر على البيئة، إذ أن لهذه التقنيات القدرة على هلاك نوعٍ بأكمله.

وتنبع خطورتها من سهولة صنعها؛ حيث يمكن لأي مختبرٍ تحمّل تكاليف صنعها القليلة والبدء بتعديل الجينوم كاملاً للعديد من الكائنات الحية. ويبقى السؤال الأهم: هل ستجتاز حاجتنا للأدوات المُعدلِة للجينوم مخاوفنا من المخاطر المتعاقبة لاستخدامها؟

أنوار البكار

فنية مختبر طبي وكاتبة في عدة مجالات.

مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟

My story with Phi
Bioinformatics and ROS for Robot Arm Specialization Courses
| Phi Science
أنوار البكار
12 يونيو 2022

لقيت تقنية كريسبر (CRISPR) كاس 9 ضجةً واسعة في أروقة علم الوراثة، إذ أنها ذات مميزاتٍ عالية في تعديل الجينوم، وهي تقنيةٌ رخيصةٌ ودقيقة، تعمل على تعديل الجينوم عبر إزالة أو إضافة أو استبدال أجزاءٍ من الـ DNA، لقيت هذه التقنية اهتمامًا متزايدًا بين علماء الوراثة لبساطتها ودقتها، فما طبيعة هذا التركيب الخارق؟

ما هو كريسبر كاس9؟

كريسبر: هو اختصارٌ للتكرارات العنقودية المتناظرة القصيرة منتظمة التباعد، وهي عبارةٌ عن تسلسل DNA صنعته البكتيريا عبر التقاط قطعٍ من الحمض النووي للفيروسات وإدخاله في حمضها النووي، ويلعب دور مخزنٍ لقطعٍ من المادة الوراثية لفيروساتٍ هاجمت البكتيريا من قبل، حتى يتاح للبكتيريا تذكرها في الهجمات اللاحقة.

أما فيما يخص كاس9؛ فهو بروتينٌ مرتبط بالتسلسل كريسبر، يقطع الحمض النووي سامحًا بإجراء تعديلاتٍ على الجين المستهدف، ومعًا فهما يكونان نظام كريسبر كاس9، نظامٌ دفاعي من التعرف على DNA المُهاجم وقصه.

كيف استفاد علم الوراثة من هذا النظام الطبيعي؟

قام العلماء باتباع نمط البكتيريا نفسه بإنشاء تسلسلٍ من قطعٍ صغيرة مع تسلسلٍ مرشد، يستهدف منطقةً محددة من الـ DNA المُراد تعديله، كما التسلسل الموجود في كريسبر، ثم يُستخدَم كاس9 لقطع الحمض النووي، وإتاحة الفرصة للباحثين للقيام بالتعديلات على الحمض النووي.

ما هي أبرز تطبيقات كريسبر كاس9؟

لكريسبر كاس9 الكثير من الإمكانات لعلاج الحالات الطبية ذات المرد الوراثي، مثل السرطانات وارتفاع نسب الكولسترول في الدم، وبعض هذه التطبيقات يتضمن التالي:

تصحيح الاختلالات الوراثية

مع أن الأمر ما زال مقيدًا في المرحلة ما قبل السريرية، إلا أن التجارب على علاج بعض الاضطرابات الوراثية باستخدام كريسبر كاس9 قد أثبتت جدارتها على الفئران، وفي طريقها لإثبات جدارتها في الحالات السريرية.

قام سكوانك عام 2013 بإجراء تجربةٍ لعلاج التليف الكيسي، وجرت التجربة على خلايا جذعية معوية لبالغين مصابين بالتليف الكيسي، حيث قام بتصحيح أحد أكثر الطفرات المسببة للتليف الكيسي شيوعًا، وبمجرد أن تم إصلاح الطفرة، استعاد أحد المستقبلات الموصولة بالغشاء المعوي وظيفته.

وتم التحقق أيضًا من فاعلية كريسبر كاس9 في علاج ضمور دوشين العضلي، وذلك عن طريق حذف تسلسلٍ يحتوي على الطفرة الأصلية، ومع أنه نتج عنه بروتينٌ ناقص إلا أنه ما زال فعالًا بدرجةٍ جيدة، ولوحظ تعافٍ جزئي من القصور الوظيفي العضلي على الفئران التي أُجريَت عليها التجربة.

جرى تطبيق العلاج الجيني باستخدام كريسبر كاس9 على الاعتلالات المرتبطة بالهيموغلوبين عبر تحسين الهيموغلوبين الجنيني لدى الفئران، وقد يشكل ذلك حلاً لمن يعانون من أمراض الهيموغلوبين مثل مرض الثلاسيميا والانيميا المنجلية، وذلك لاحتمال استخدام التعبير عن الهيموغلوبين الجنيني مع من يعانون من الهيموغلوبين البالغ غير الطبيعي.

علاج فايروس نقص المناعة البشري

رغم فاعلية العلاج المضاد للفيروسات القهقرية، إلا أنه لا يوجد علاج نهائي لفيروس نقص المناعة البشري، بسبب اندماجه مع جينوم المضيف، وقد أثبت بحثٌ قام به هو عام 2014 أنه باستخدام كريسبر كاس9 يمكن استهداف نشاط جينوم HIV-1، ويمكن أيضاً تحصين الخلايا ضد عدوى HIV-1.

هل لكريسبر كاس9 تداعياتٌ أخلاقية قد تؤدي إلى نبذه؟

مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟
مستقبل التعديل الوراثي: ماذا تعرف عن كريسبر كاس 9؟

ربما يواجه كريسبر كاس9 محدداتٍ أخلاقية فيما يخص الخلايا التي من الممكن أن يتم التعديل عليها، حيث يتم التعديل الجيني حاليًا على الخلايا الجسمية، وهي جميع خلايا الجسم من غير الخلايا الجنسية (البويضات والحيوانات المنوية).

وتظهر المخاوف الأخلاقية من التعديل الوراثي باستخدام تقنية كريسبر كاس9 من إمكانية تعديل الجينوم البشري؛ حيث إن التعديلات الوراثية على البويضات والحيوانات المنوية من الممكن أن تصبح متوارثة من جيلٍ إلى جيل، وهذا يطرح سؤالًا أخلاقيًا مهمًا وهو: هل يمكننا التعديل على السمات البشرية لتحسينها، مثل زيادة نسبة الذكاء والطول؟

ويتعدى الأمر إلى مخاوفٍ أخلاقية تواجه تعديل الأجنة، وحتى التعديل الجيني للأنواع الاخرى، والخطر الأكبر على البيئة، إذ أن لهذه التقنيات القدرة على هلاك نوعٍ بأكمله.

وتنبع خطورتها من سهولة صنعها؛ حيث يمكن لأي مختبرٍ تحمّل تكاليف صنعها القليلة والبدء بتعديل الجينوم كاملاً للعديد من الكائنات الحية. ويبقى السؤال الأهم: هل ستجتاز حاجتنا للأدوات المُعدلِة للجينوم مخاوفنا من المخاطر المتعاقبة لاستخدامها؟

Bana-img

أنوار البكار

فنية مختبر طبي وكاتبة في عدة مجالات.