یک پروژه عظیم جدید ویرایش ژن برای از بین بردن آلزایمر در دست اجراست

وقتی صحبت از آلزایمر در مقابل علم به میان می آید، علم در طرف بازنده است.

آلزایمر به موذیانه ترین شکل بی رحمانه است. این اختلال در برخی از مغزهای سالخورده ایجاد می‌شود و به تدریج توانایی آن‌ها در تفکر و استدلال را از بین می‌برد و درک آن‌ها را از خاطرات و واقعیت کم می‌کند. با افزایش سن جمعیت جهان، آلزایمر با سرعت تکان دهنده ای سر زشت خود را بالا می برد. و علیرغم دهه‌ها تحقیق، ما هیچ درمانی نداریم - به غیر از درمان.

دانر خیلی زیاد؟ مؤسسه ملی بهداشت (NIH) موافق است. که در یکی از جاه طلبانه ترین پروژه ها در زیست شناسی، NIH در حال جمع آوری محققان آلزایمر و سلول های بنیادی است تا در بزرگترین پروژه ویرایش ژنوم تا به حال تصور شده است.

ایده ساده است: دهه ها تحقیق ژن های خاصی را پیدا کرده است که به نظر می رسد شانس ابتلا به آلزایمر و سایر زوال عقل را افزایش می دهد. اعداد بیش از صدها هستند. پی بردن به اینکه هر کدام چگونه به دیگری متصل یا تأثیر می‌گذارند - اگر اصلاً وجود داشته باشد - به سال‌ها تحقیق در آزمایشگاه‌های جداگانه نیاز دارد. اگر دانشمندان متحد شوند، از یک منبع مشترک بهره ببرند، و به طور دسته جمعی این مورد را حل کنند که چرا آلزایمر در وهله اول رخ می دهد؟

سلاح مخفی این ابتکار سلول های بنیادی پرتوان القایی یا iPSC است. مشابه بیشتر سلول های بنیادی، آنها توانایی تبدیل شدن به هر چیزی را دارند - اگر بخواهید، یک جن سلولی. iPSCها از سلول‌های معمولی بالغ، مانند سلول‌های پوست، دوباره متولد می‌شوند. با این حال، هنگامی که به یک سلول مغز تبدیل می‌شوند، ژن‌های اصلی اهداکننده خود را حمل می‌کنند، به این معنی که میراث ژنتیکی فرد اصلی را در خود جای داده‌اند – برای مثال، شانس ابتلای او به آلزایمر در وهله اول. اگر ژن‌های مرتبط با آلزایمر را به این سلول‌های بنیادی تازه متولد شده وارد کنیم و رفتار آنها را تماشا کنیم، چه؟

با مطالعه این iPSCها، ممکن است بتوانیم سرنخ هایی را دنبال کنیم که منجر به علل ژنتیکی می شود آلزایمر و سایر زوال عقل ها - راه را برای ژن درمانی ها هموار می کند تا آنها را در جوانی از بین ببرد.

IPSC Neurodegenerative Disease Initiative (iNDI) قرار است دقیقاً این کار را انجام دهد. هدف این پروژه "تحریک، تسریع و حمایت از تحقیقاتی است که منجر به توسعه درمان‌ها و پیشگیری‌های بهبود یافته برای این بیماری‌ها می‌شود." گفت:. همه مجموعه داده‌های به‌دست‌آمده به‌صورت آنلاین به اشتراک گذاشته می‌شوند تا هر کسی بتواند آن را استخراج و تفسیر کند.

به زبان ساده؟ بیایید همه سوپراستارهای جدید بیوتکنولوژی خود را با CRISPR در خط مقدم - در تلاشی هماهنگ علیه آلزایمر، تا در نهایت دست برتر را بدست آوریم. این یک لحظه "انتقام جویان، جمع شدن" است به سمت یکی از سرسخت ترین دشمنان ما - دشمنی که به دنبال نابود کردن ذهن ما از درون است.

دشمن خاموش

بیماری آلزایمر اولین بار در اوایل دهه 1900 شناخته شد. از آن زمان، دانشمندان در تلاش برای یافتن علتی هستند که باعث از بین رفتن ضایعات مغزی می شود.

برجسته ترین ایده امروزی فرضیه آمیلوئید است. یک فیلم ترسناک را در داخل یک خانه خالی از سکنه با ارواح تصور کنید که به تدریج در تسخیر آنها تشدید می شود. این همان وحشت آمیلوئید است – پروتئینی که به تدریج اما بی‌صدا در داخل یک نورون، «خانه» ساخته می‌شود و در نهایت عملکرد طبیعی آن را از بین می‌برد و منجر به مرگ هر چیزی در داخل آن می‌شود. مطالعات بعدی همچنین پروتئین‌های سمی دیگری را پیدا کرد که در خارج از "خانه" نورون آویزان هستند و به تدریج مستاجران مولکولی داخل را مسموم می‌کنند.

برای دهه‌ها دانشمندان فکر می‌کردند که بهترین رویکرد برای شکست دادن این ارواح «جن‌گیری» است، یعنی خلاص شدن از شر این پروتئین‌های سمی. با این حال، در محاکمه پس از محاکمه، آنها شکست خوردند. نرخ شکست در درمان آلزایمر - تا کنون، 100 درصد - باعث شده است که برخی تلاش‌های درمانی را «قبرستان رویاها» بنامند.

کاملا واضح است که ما به ایده های جدید نیاز داریم.

CRISPR را وارد کنید

چند سال پیش، دو عکس داغ در شهر قدم زدند. یکی CRISPR است، تیرانداز ژنتیکی واندرکاند که می تواند یک یا دو (یا بیشتر) ژن را جابجا کند، جابجا کند یا عوض کند. دیگری سلول های بنیادی پرتوان القایی iPSC ها هستند که از سلول های بالغ از طریق یک حمام شیمیایی "دوباره" متولد می شوند.

این دو با هم می توانند Dementia 2.0 را در یک ظرف تقلید کنند.

برای مثال، با استفاده از CRISPR، دانشمندان به راحتی می‌توانند ژن‌های مرتبط با آلزایمر یا محافظت از آن را در یک iPSC وارد کنند – خواه از یک اهداکننده سالم یا فردی با خطر بالای زوال عقل، و مشاهده کنند که چه اتفاقی می‌افتد. یک سلول مغز مانند یک منطقه شهری زمزمه‌کننده است که پروتئین‌ها و مولکول‌های دیگر در اطراف آن غوغا می‌کنند. برای مثال، افزودن دوز از ژن‌های طرفدار آلزایمر، می‌تواند ترافیک را با ضایعات مسدود کند و دانشمندان را وادار کند تا بفهمند چگونه این ژن‌ها در تصویر بزرگ‌تر آلزایمر قرار می‌گیرند. برای علاقه مندان به سینما، مانند افزودن ژنی برای گودزیلا و ژنی دیگر برای کینگ کونگ به سلولی است. می‌دانید که هر دو می‌توانند اوضاع را به هم بریزند، اما تنها با تماشای آنچه در یک سلول اتفاق می‌افتد می‌توانید مطمئن شوید.

از زمانی که iPSC ها اختراع شدند، آزمایشگاه های جداگانه این رویکرد را امتحان کرده اند، اما یک مشکل وجود دارد. از آنجایی که iPSCها "خط پایه" ژنتیکی یک فرد را به ارث می برند، ارزیابی اینکه آیا یک ژن باعث آلزایمر می شود یا اینکه به دلیل ساختار ژنتیکی خاص اهداکننده، تصادفی نبوده است را برای دانشمندان در آزمایشگاه های مختلف واقعا دشوار می کند.

به نظر می رسد طرح جدید iNDI همه چیز را استاندارد کند. با استفاده از CRISPR، آنها بیش از 100 ژن مرتبط با آلزایمر و زوال عقل مرتبط با آن را از طیف گسترده ای از اهداکنندگان سالم با تنوع قومی به iPSC اضافه خواهند کرد. نتیجه یک پروژه مهندسی ژنوم عظیم است که منجر به یک کتابخانه کامل از سلول های شبیه سازی شده می شود که حامل جهش هایی است که می تواند منجر به آلزایمر شود.

به عبارت دیگر، به جای مطالعه سلول‌های افراد مبتلا به آلزایمر، بیایید با تزریق ژن‌هایی که می‌توانند در ایجاد این اختلال نقش داشته باشند، به سلول‌های مغزی نرمال و سالم آلزایمر بدهیم. اگر ژن‌ها را به‌عنوان کد نرم‌افزاری در نظر بگیرید، می‌توانید کدی را وارد کنید که به طور بالقوه آلزایمر را از طریق ویرایش ژن به آن سلول‌ها هدایت می‌کند. برنامه را اجرا کنید، و می توانید نحوه رفتار نورون ها را مشاهده کنید.

این پروژه در دو فاز انجام می شود. اولین مورد بر سلول های مهندسی انبوه که با CRISPR ویرایش شده اند تمرکز دارد. دوم تجزیه و تحلیل کامل این سلول‌های به دست آمده است: برای مثال، ژنتیک آنها، نحوه فعال شدن ژن‌هایشان، نوع پروتئین‌هایی که حمل می‌کنند، نحوه تعامل آن پروتئین‌ها و غیره.

این پروژه با مهندسی جهش‌های بیماری‌زا در مجموعه‌ای از iPSC‌های دارای ویژگی‌های خوب و تنوع ژنتیکی، برای اطمینان از تکرارپذیری داده‌ها در آزمایشگاه‌ها و بررسی تأثیر تنوع طبیعی در زوال عقل طراحی شده است.» گفت: دکتر بیل اسکارنز، مدیر مهندسی سلولی در آزمایشگاه جکسون، و رهبر این پروژه.

چکشی برای مقابله با آلزایمر

iNDI نوعی ابتکار است که تنها با تقویت اخیر بیوتکنولوژی ما امکان پذیر است. مهندسی صدها سلول مرتبط با آلزایمر - و برای به اشتراک گذاشتن با دانشمندان در سطح جهان - یک رویای ناب فقط دو دهه پیش بود.

برای روشن بودن، این پروژه فقط سلول های فردی را تولید نمی کند. از CRISPR برای ساخت رده های سلولی یا کل سلسله های سلولی با ژن آلزایمر استفاده می کند که می تواند به نسل بعدی منتقل شود. و این قدرت آنهاست: می‌توان آنها را با آزمایشگاه‌های سراسر جهان به اشتراک گذاشت تا ژن‌هایی را که می‌توانند بیشترین تأثیر را بر این اختلال بگذارند، بیشتر کنند. فاز دو iNDI حتی قدرتمندتر است، زیرا در عملکرد درونی این سلول‌ها حفاری می‌کند تا یک «کد تقلب» ایجاد کند - صفحه‌ای از نحوه رفتار ژن‌ها و پروتئین‌های آنها.

این پروژه با هم کار سخت ساخت جهانی از سلول‌های مرتبط با آلزایمر را انجام می‌دهد که هر کدام دارای ژنی هستند که می‌تواند بر زوال عقل تأثیر بگذارد. نویسندگان نوشتند: «این نوع تحلیل‌های یکپارچه احتمالاً به اکتشافات جالب و عملی منتهی می‌شوند که هیچ رویکردی نمی‌تواند به تنهایی یاد بگیرد». این "بهترین شانس را برای درک واقعی" آلزایمر و بیماری های مرتبط، و "امکانات درمانی امیدوارکننده" را فراهم می کند.

تصویر های اعتباری: گرت آلتمن از جانب Pixabay

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