به گزارش مرکز روابط عمومی و اطلاع رسانی معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری بخش فناوری های همگرا(nbics): محققان دانشکده پزشکی دانشگاه ماساچوست (UMMS ) راهی موثر برای انتقال سیستم درمانی CRISPR/Cas9 به موش‌های بالغ مبتلا به ناهنجاری متابولیسی نوع I Tyrosinemia پیدا کردند. نتایج این مطالعه که در Nature Biotechnology چاپ شده است نشان می‌دهد که انجام درمان از طریق ادغام دو مکانیسم انتقال (که در حال حاضر این دو مکانیسم در آزمایش‌های بالینی برای بیماری‌های دیگر استفاده می‌شوند) منجر به تصحیح ژن جهش‌یافته در 6 درصد سلول‌های کبد می‌شود که البته برای درمان موثر بیماری در موش کافی است.
ژو استادیار پزشکی‌مولکولی و عضو موسسه درمانی RNA در UMMS می‌گوید:« این اولین مطالعه برای اثبات این موضوع است که سیستم ویرایش ژنی CRISPR/Cas9 می‌تواند به صورت یک فرمولاسیون کاربردی درمانی برای تصحیح ژن‌ها در حیوانات زنده بالغ استفاده شود. تا کنون امکان انتقال CRISPR/Cas9 به صورتی‌که برای آزمایشات بالینی مفید باشد، امکان‌پذیر نبود. با استفاده از انتقال یک راهنمای RNA و یک قالب تصحیح‌کننده DNA از طریق یک حامل ویروسی و در ادامه انتقال Cas9 با استفاده از نانوذرات لیپیدی، ما بر این مشکلات غلبه کردیم.»
سیستم CRISPR/Cas9 به یک ابزار ویرایش ژنی قدرتمند تبدیل شده است که از طریق ساده کردن فعال‌سازی یا غیرفعال‌سازی ‌‌ژن‌ها در مطالعه سل‌لاین ‌ یک انقلاب در تحقیقات زیست پزشکی ایجاد کرده است. سیستم از دو بخش تشکیل شده است: یک چاقوی مولکولی (Cas9) که DNA را پاره می‌کند و یک راهنمای RNA که Cas9 را درست در هنگام پیدا کردن یک توالی ژنتیکی که باید از آنجا بریده شود، آزاد می‌سازد. دانشمندان از طریق RNAهای راهنمای مصنوعی می‌توانند سیستم CRISPR/Cas9 را برای پاره‌کردن توالی‌های ویژه درون ژنوم پستاندار طراحی و مهندسی کنند. اگر یک کپی اصلاح‌شده از ژن جهش یافته نیز هنگامی‌که زنجیره DNA پاره می‌شود، انتقال یابد، در این صورت سلول می‌تواند ژنوم را با ژن اصلاح‌یافته بخیه بزند که منجر به تصحیح دائمی ژنوم و اصلاح ژن بیماری می‌شود.
به‌منظور استفاده از این فناوری به صورت موثر باید تمام بخش‌ها به صورت موثر و ایمن به هسته سلول‌های هدف انتقال یابند. ژو می‌افزاید:« در کارهای قبلی نشان دادیم که امکان تصحیح جهش ژنتیکی عامل بیماری Tyrosinemia در موش با استفاده از انتقال CRISPR/Cas9 از طریق تزریق با فشار بالا وجود دارد. اما این روش برای کاربردهای بالینی مناسب نیست زیرا این روش می‌تواند منجر به آسیب‌رساندن به کبد شود.»
چالش جدید برای ژو و همکارانش ارائه و گسترش یک سیستم انتقال CRISPR/Cas9 است که نسبت به روش تزریق با فشار بالا ( در روش تزریق با فشار بالا از هر 250 سلول یک سلول تصحیح می‌یابد ) موثرتر و برای کاربردهای انسانی ایمن‌تر باشد. برای دسترسی به این هدف، آنها از دو سیستم انتقال ژنتیکی که در حال حاضر در آزمایشات بالینی استفاده می‌شوند، بهره جستند: یک حامل AAV و یک نانوذره لیپیدی. در ابتدا یک RNA راهنمای CRISPR به همراه یک قالب تصحیح ژنتیکی درون یک حامل AAV برنامه ریزی شده قرار می‌گیرند و به موش تزریق می‌شوند. به دلیل اینکه این مواد ژنتیکی با استفاده از یک حامل ویروسی انتقال داده می‌شوند، می‌توانند در یک مدت زمان طولانی بیان شوند. بدون حضور Cas9 برای بریدن ژنوم، راهنمای CRISPR و قالب تصحیح درون سلول‌ها به صورت غیرفعال باقی می‌مانند. یک هفته بعد، بعد از اینکه سلول‌های جگر فرصت کافی برای تولید راهنمای RNA و قالب DNA داشتند، از یک نانوذره لیپیدی برای انتقال Cas9 استفاده می‌شود. استفاده از سیستم انتقال با نانوذره لیپیدی بهتر از انتقال توسط AAV است زیرا Cas9 برای قرار گرفتن در یک AAV بسیار بزرگ است. علاوه‌براین اگر Cas9 با یک حامل ویروسی به درون سلول انتقال یابد، در این صورت بیان آن ممکن است حتی بعد از تصحیح ژنوم ادامه پیدا کند و سبب افزایش ویرایش ناخواسته و آسیب جدی به ژنوم شوند. اما انتقال Cas9 با نانوذره لیپیدی منجر به تجزیه سریع آن (در طول چند روز) می‌شود. این روش به مقدار زیادی خطر بریدن و ویرایش ناخوسته توسط سیستم را کاهش می‌دهد.
هنگامی‌که این اجزا به موش بالغ مبتلا به Tyrosinemia انتقال داده می‌شوند، تخریب جگر کاهش می‌یابد و تولید سلول‌های جگر با ژن اصلاح یافته شروع می‌شود. بررسی دقیق توالی سلول‌های جگر درمان شده نشان می‌دهد که 6 درصد آنها دارای ژن تصحیح شده هستند ( از هر 16 سلول یک سلول و در حدود 15 برابر مطالعه قبلی). همچنین مشخص شد که بریدن ناخواسته ژنوم به میزان هفت برابر کاهش می‌یابد.