مشروع ضخم جديد لتحرير الجينات يهدف إلى القضاء على مرض الزهايمر

عندما يتعلق الأمر بمرض الزهايمر مقابل العلم ، فإن العلم في الجانب الخاسر.

مرض الزهايمر قاسٍ بأبشع الطرق. يتسلل هذا الاضطراب إلى بعض الأدمغة المتقدمة في السن ، ويقضي على قدرتها على التفكير والعقل تدريجيًا ، ويقلل من قبضتها على الذكريات والواقع. مع تقدم سكان العالم في العمر ، يرعى مرض الزهايمر رأسه القبيح بمعدل مذهل. وعلى الرغم من عقود من البحث ، ليس لدينا علاج - ناهيك عن العلاج.

الكثير من داونر؟ توافق المعاهد الوطنية للصحة (NIH) على ذلك. في من أكثر المشاريع طموحاً في علم الأحياء ، تقوم المعاهد الوطنية للصحة بإحاطة باحثي مرض الزهايمر والخلايا الجذعية للعمل معًا أكبر مشروع لتحرير الجينوم من أي وقت مضى.

الفكرة بسيطة: وجدت عقود من البحث جينات معينة يبدو أنها تزيد من فرصة الإصابة بمرض الزهايمر وأنواع الخرف الأخرى. وتتراوح الأعداد بين المئات. إن معرفة كيف يربط كل منهما أو يؤثر على الآخر - إن وجد - يستغرق سنوات من البحث في المختبرات الفردية. ماذا لو توحد العلماء ، واستفادوا من مورد مشترك ، وحلوا بشكل جماعي قضية سبب حدوث مرض الزهايمر في المقام الأول؟

السلاح السري للمبادرة هو الخلايا الجذعية المحفزة أو iPSCs. على غرار معظم الخلايا الجذعية ، لديهم القدرة على التحول إلى أي شيء - جني خلوي ، إذا صح التعبير. يتم إعادة توليد iPSCs من خلايا البالغين العادية ، مثل خلايا الجلد. عندما تتحول إلى خلية دماغية ، فإنها تحمل الجينات الأصلية للمتبرع بها ، مما يعني أنها تؤوي الإرث الجيني للشخص الأصلي - على سبيل المثال ، فرصته في الإصابة بمرض الزهايمر في المقام الأول. ماذا لو أدخلنا الجينات المرتبطة بمرض الزهايمر في هذه الخلايا الجذعية التي تولد من جديد ، وراقبنا كيف تتصرف؟

من خلال دراسة iPSCs ، قد نتمكن من تتبع الأدلة التي تؤدي إلى الأسباب الجينية لـ الزهايمر وأنواع الخرف الأخرى - مما يمهد الطريق للعلاجات الجينية للقضاء عليها في مهدها.

تم تعيين مبادرة الأمراض العصبية التنكسية iPSC (iNDI) للقيام بذلك. يهدف المشروع إلى "تحفيز وتسريع ودعم الأبحاث التي ستؤدي إلى تطوير علاجات محسّنة والوقاية من هذه الأمراض" ، المعاهد الوطنية للصحة محمد. ستتم مشاركة جميع مجموعات البيانات الناتجة علنًا عبر الإنترنت ، حتى يتمكن أي شخص من التعرف عليها وتفسيرها.

بلغة واضحة؟ دعونا نتخلص من جميع نجوم التكنولوجيا الحيوية الجدد لدينا - مع كريسبر في الطليعة - في جهد منسق ضد مرض الزهايمر ، لكسب اليد العليا في النهاية. إنها لحظة "تجمع المنتقمون" تجاه واحد من أقوى أعداءنا - تلك التي تسعى إلى تدمير عقولنا من الداخل.

الصامت العدو

تم التعرف على مرض الزهايمر لأول مرة في أوائل القرن العشرين. منذ ذلك الحين ، سعى العلماء جاهدين للعثور على السبب الذي يجعل الدماغ يضيع.

الفكرة الأبرز اليوم هي فرضية الأميلويد. تخيل فيلم رعب داخل منزل مسكون بالأشباح التي تتفاقم تدريجياً في مطاردتها. هذا هو الرعب النشواني - بروتين يتراكم تدريجيًا ولكن بصمت داخل الخلية العصبية ، "المنزل" ، وفي النهاية يجردها من وظيفتها الطبيعية ويؤدي إلى موت أي شيء بداخلها. وجدت الدراسات اللاحقة أيضًا بروتينات سامة أخرى تتواجد خارج "منزل" الخلايا العصبية التي تسمم تدريجياً المستأجرين الجزيئي بداخلها.

على مدى عقود ، اعتقد العلماء أن أفضل طريقة للتغلب على هذه الأشباح هي "طرد الأرواح الشريرة" - أي التخلص من هذه البروتينات السامة. لكنهم فشلوا في المحاكمة بعد المحاكمة. أدى معدل الفشل في علاج مرض الزهايمر - 100 في المائة حتى الآن - إلى أن يطلق البعض على جهود العلاج "مقبرة الأحلام".

من الواضح أننا بحاجة إلى أفكار جديدة.

أدخل كريسبر

قبل بضع سنوات ، دخلت طائرتان في المدينة. أحدهما هو كريسبر ، وهو القناص الوراثي العجيب الذي يمكنه اقتطاع أو إدخال أو تبديل جين أو اثنين (أو أكثر). والآخر هو iPSCs ، وهي خلايا جذعية مستحثة متعددة القدرات ، والتي "تولد من جديد" من الخلايا البالغة من خلال حمام كيميائي.

يمكن للاثنين معًا محاكاة الخرف 2.0 في طبق.

على سبيل المثال ، باستخدام تقنية CRISPR ، يمكن للعلماء بسهولة إدخال الجينات المتعلقة بمرض الزهايمر ، أو الحماية منه ، في iPSC - إما من متبرع سليم ، أو شخص معرض لخطر الإصابة بالخرف ، ومراقبة ما يحدث. تشبه خلية الدماغ منطقة حضرية تطنّ فيها البروتينات والجزيئات الأخرى. يمكن أن تؤدي إضافة جرعة من الجينات المؤيدة لمرض ألزهايمر ، على سبيل المثال ، إلى إعاقة حركة المرور مع المواد غير المرغوب فيها ، مما يؤدي بالعلماء إلى اكتشاف كيف تتناسب هذه الجينات مع الصورة الأكبر لمرض الزهايمر. بالنسبة لهواة الأفلام ، فإن الأمر يشبه إضافة جين إلى خلية غودزيلا وآخر لـ King Kong. أنت تعلم أن كليهما يمكن أن يفسد الأمور ، ولكن فقط من خلال مشاهدة ما يحدث في الخلية يمكنك معرفة ذلك على وجه اليقين.

لقد جربت المعامل الفردية هذا النهج منذ اختراع iPSCs ، ولكن هناك مشكلة. نظرًا لأن iPSCs ترث "خط الأساس" الجيني للشخص ، فإنه يجعل من الصعب حقًا على العلماء في مختبرات مختلفة تقييم ما إذا كان الجين يسبب مرض الزهايمر ، أو ما إذا كان مجرد صدفة بسبب التركيب الجيني الخاص للمتبرع.

تتطلع خطة iNDI الجديدة إلى توحيد كل شيء. باستخدام كريسبر ، سيضيفون أكثر من 100 جين مرتبط بمرض ألزهايمر والخرف المرتبط به إلى خلايا iPSCs من مجموعة متنوعة من المتبرعين الأصحاء المتنوعين عرقيًا. وكانت النتيجة مشروعًا ضخمًا لهندسة الجينوم ، أدى إلى إنشاء مكتبة كاملة من الخلايا المستنسخة التي تحمل طفرات قد تؤدي إلى الإصابة بمرض الزهايمر.

بعبارة أخرى ، بدلاً من دراسة الخلايا من الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر ، دعونا نحاول إعطاء خلايا دماغية طبيعية وصحية مرض الزهايمر عن طريق حقنها بالجينات التي يمكن أن تسهم في هذا الاضطراب. إذا نظرت إلى الجينات على أنها كود برمجي ، فمن الممكن أن تُدخل كود يحتمل أن يدفع مرض الزهايمر إلى تلك الخلايا من خلال تحرير الجينات. نفّذ البرنامج ، وستكون قادرًا على مراقبة سلوك الخلايا العصبية.

يأتي المشروع على مرحلتين. يركز الأول على خلايا الهندسة الجماعية التي تم تحريرها باستخدام كريسبر. والثاني هو تحليل شامل لهذه الخلايا الناتجة: على سبيل المثال ، جيناتها ، وكيف تنشط جيناتها ، وأنواع البروتينات التي تحملها ، وكيف تتفاعل هذه البروتينات ، وما إلى ذلك.

"من خلال هندسة الطفرات المسببة للأمراض في مجموعة من iPSCs جيدة التوصيف ومتنوعة وراثيًا ، تم تصميم المشروع لضمان إمكانية استنساخ البيانات عبر المختبرات واستكشاف تأثير التباين الطبيعي في الخرف ،" محمد الدكتور بيل سكارنس ، مدير الهندسة الخلوية في مختبر جاكسون ، وقائد المشروع.

مطرقة ضد مرض الزهايمر

إن مبادرة iNDI هي نوع من المبادرات التي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال تعزيز التكنولوجيا الحيوية الذي نقدمه مؤخرًا. كانت هندسة مئات الخلايا المتعلقة بمرض ألزهايمر - والمشاركة مع العلماء على مستوى العالم - حلمًا بعيد المنال قبل عقدين فقط.

لكي نكون واضحين ، لا يولد المشروع خلايا فردية فقط. يستخدم كريسبر لصنع خطوط خلوية ، أو سلالات كاملة من الخلايا مع جين الزهايمر الذي يمكن أن ينتقل إلى الجيل التالي. وهذه هي قوتهم: يمكن مشاركتهم مع المعامل في جميع أنحاء العالم ، لزيادة التركيز على الجينات التي يمكن أن تحدث أكبر تأثير على الاضطراب. تعد المرحلة الثانية من iNDI أكثر قوة ، حيث إنها تحفر في الأعمال الداخلية لهذه الخلايا لتوليد "كود الغش" - ورقة توضح كيفية تصرف جيناتها وبروتيناتها.

معًا ، يقوم المشروع بالعمل الشاق لبناء عالم من الخلايا المرتبطة بمرض الزهايمر ، كل منها مزود بجين يمكن أن يكون له تأثير على الخرف. كتب المؤلفون: "من المرجح أن تؤدي هذه الأنواع من التحليلات التكاملية إلى اكتشافات مثيرة للاهتمام وقابلة للتنفيذ لا يمكن لأي نهج واحد أن يتعلمها بمعزل عن الآخرين". إنه يوفر "أفضل فرصة لفهم حقيقي" لمرض الزهايمر والأمراض ذات الصلة ، و "إمكانيات العلاج الواعدة".

الصورة الائتمان: جيرد التمان تبدأ من Pixabay

المصدر: https://singularityhub.com/2021/04/13/a-massive-new-gene-editing-project-is-out-to-crush-alzheimers/