امیدی برای درمان سندرم داون؛ محققان با ابزار ژنتیکی کریسپر کروموزوم اضافه را حذف می‌کنند

محققان در دو پژوهش آزمایشگاهی جداگانه، دو رویکرد متفاوت برای هدف‌گرفتن کروموزوم اضافه ۲۱ در سلول‌های مبتلا به سندرم داون را بررسی کردند. در پژوهش اول، آنها با سیستم ویرایش ژن CRISPR-Cas9 توانستند نسخه اضافه کروموزوم ۲۱ را از برخی سلول‌های آزمایشگاهی حذف کنند. در پژوهش دوم نیز روشی برای خاموش‌کردن فعالیت بخش زیادی از کروموزوم اضافه با کمک ژن XIST آزمایش شد.

سندرم داون یک وضعیت ژنتیکی است که در اثر وجود یک نسخه اضافه از کروموزوم ۲۱ به وجود می‌آید. بیشتر سلول‌های بدن انسان معمولاً ۴۶ کروموزوم دارند که در ۲۳ جفت چیده شده‌اند و هر جفت شامل یک کروموزوم از مادر و یک کروموزوم از پدر است. در افراد مبتلا به سندرم داون، به‌جای دو نسخه از کروموزوم ۲۱، معمولاً سه نسخه از آن وجود دارد؛ به همین دلیل این وضعیت تریزومی ۲۱ نامیده می‌شود.

به گزارش Medical Xpress، سندرم داون در حدود یک مورد از هر ۷۰۰ تولد زنده رخ می‌دهد و می‌توان آن را در مراحل ابتدایی رشد تشخیص داد. با وجود شناخت علت ژنتیکی این وضعیت، درحال‌حاضر درمانی که بتواند خودِ تریزومی ۲۱ را در سلول‌ها برطرف کند وجود ندارد. به همین دلیل، پژوهش‌های جدیدی مانند استفاده از ویرایش ژن کریسپر تلاش می‌کنند مستقیماً کروموزوم اضافه یا فعالیت ژن‌های آن را در سطح سلولی هدف قرار دهند.

حذف کروموزوم اضافه با کریسپر و درمان سندرم داون

در پژوهش اول که در مجله PNAS Nexus منتشر شده است، محققان از سیستم CRISPR-Cas9 برای هدف‌گرفتن و برش کروموزوم سوم در رده‌های سلولی دارای تریزومی ۲۱ استفاده کردند. این سلول‌ها از سلول‌های پرتوان و فیبروبلاست‌های پوستی به‌دست آمده بودند.

روش محققان می‌تواند تشخیص دهد کدام نسخه از کروموزوم تکراری است. این ویژگی اهمیت دارد، زیرا پس از حذف نسخه اضافه، سلول باید یک نسخه از کروموزوم را از هر یک از والدین حفظ کند و نباید دو نسخه مشابه باقی بماند.

محققان توانستند کروموزوم‌های اضافه را هم در سلول‌های بنیادی پرتوان القایی و هم در فیبروبلاست‌ها حذف کنند. همچنین کاهش توانایی ترمیم DNA کروموزومی باعث افزایش میزان حذف کروموزوم اضافه شد. پژوهشگران گزارش کردند که این «نجات کروموزومی» می‌تواند بیان ژن‌ها و ویژگی‌های سلولی را به‌صورت برگشت‌پذیر به وضعیت پیشین بازگرداند.

بااین‌حال، این روش در سلول‌های آزمایشگاهی امتحان شده و هنوز برای استفاده در بدن آماده نیست. یکی از دلایل این است که تکنیک فعلی می‌تواند کروموزوم‌هایی را که قرار است در سلول باقی بمانند نیز تغییر دهد.

پژوهش دیگری که در ژورنال Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده، مسیر متفاوتی را بررسی کرده است. محققان نسخه‌ای اصلاح‌شده از CRISPR/Cas9 را برای واردکردن ژن XIST به کروموزوم اضافه ۲۱ به کار گرفتند.

ژن XIST به‌طور طبیعی در سلول‌ها برای خاموش‌کردن یکی از کروموزوم‌های X در افراد مؤنث فعال می‌شود. پژوهشگران با استفاده از این سازوکار تلاش کردند فعالیت ژنتیکی کروموزوم اضافه ۲۱ را کاهش دهند، نه اینکه آن را از سلول حذف کنند.

این روش در آزمایش روی سلول‌های بنیادی انسانی دارای کروموزوم اضافه ۲۱ توانست ژن XIST را در محل موردنظر وارد کند. محققان گزارش کردند که روش اصلاح‌شده کریسپر، بازده ادغام ژن XIST را به ۲۰ تا ۴۰ درصد رسانده است.

بااین‌حال، این رویکرد در بیشتر سلول‌ها نتوانست کروموزوم اضافه را خاموش کند. پژوهشگران آن را یک اثبات مفهوم می‌دانند که نشان می‌دهد می‌توان نسخه مشخصی از یک کروموزوم را در سلول هدف گرفت، بدون اینکه آسیب گسترده‌ای به سایر کروموزوم‌ها وارد شود.

در این پژوهش نیز هنوز فاصله زیادی تا کاربرد درمانی وجود دارد. مطالعات بعدی باید مشخص کنند که این تغییرات عوارض خارج از هدف ایجاد نمی‌کنند. همچنین آزمایش روی مدل‌های حیوانی لازم است تا مشخص شود آیا خاموش‌کردن کروموزوم اضافه می‌تواند به بهبود پیامدهای جسمی و شناختی مرتبط با سندرم داون منجر شود یا خیر.