جراحی ژن

جراحی ژن یكی از بزرگترین پیشرفت های پزشكی از زمان آنتی بیوتیك ها خوانده شده است. روشی جدید به نام «مداخله RNA» (RNAi) می تواند به پزشكان این امكان را بدهد كه ژن های مسئول بیماری های خطرناك را برش زده و جدا نمایند.
واژه جدیدی در تحقیقات پزشكی در حال ظهور و شكل گرفتن است. برای دهه های متمادی اسید ریبونوكلئیك یا RNA بیشتر به عنوان یك مولكول حامل مورد توجه قرار می گرفت كه اطلاعات ژنتیكی را از DNA گرفته و به ریبوزوم به عنوان كارخانه سازنده پروتئین انتقال می داد. اما زیست شناسان اكنون فهمیده اند كه یك مجموعه كامل از فرآیندهای سلولی پیچیده به وسیله RNA و از طریق مكانیسمی به نام مداخله RNA یا RNAi كنترل و به دقت تنظیم می شوند. این كشف تحول اساسی راهی را كه به وسیله آن بیماری های ژنتیكی را درمان می كنیم نوید می دهد و درمان هایی را برای بزرگترین قاتلین انسان فراهم می آورد.RNAi با استفاده از مولكول RNA كه باعث خاموش كردن ژن ها می شود، كار می كند كه این كار را با از بین بردن پیام های نامناسب كه باعث ایجاد و ترجمه پروتئین های ناقص می شود و غیرفعال كردن ژن های عامل بیماری هایی شامل سرطان، عفونت های ویروسی و سایر بیماری ها انجام می دهد.
روش های خاموش كردن ژن به علت پتانسیل آنها برای درمان بیماری های انسانی بسیار مورد نیازند. آنچه كه RNAi را بالاتر از سایر رقبا قرار می دهد كاملاً اختصاصی عمل كردن آن در فقط از بین بردن اطلاعات ژنتیكی نامناسب است و اینكه سایر ژن های سالم از تاثیر آن مصون هستند.دكتر «آندرا ورنر» فیزیولوژیست دانشگاه نیوكاسل می گوید روش های دیگری برای از كار انداختن ژن ها وجود دارد اما هیچ كدام از آنها ویژگی و تاثیر RNAi را ندارند.
●پروتئین گل اطلسی
این مكانیسم دفاعی طبیعی با قدرت هدف قرار دادن دقیق، به سرعت به یكی از ارزشمندترین ابزار زیست شناسان تبدیل شد. به ناچار داروسازان بزرگ و شركت های بیوتكنولوژی به سرعت در حال پیدا كردن راه هایی برای به كارگیری روش هایی برای مبارزه با بیماری ها هستند. اولین دلایل و نشانه ها از این توانایی انقلابی RNAi از كشفی غیرعادی و شگفت انگیز در گل های اطلسی به دست آمد. در اواخر دهه ۸۰گروهی از دانشمندان در حال دستكاری كردن این گیاه از نظر ژنتیكی بودند تا گل های ارغوانی درخشان تری تولید كنند. اما زمانی كه آنها RNA اضافی را به گیاهان طبیعی وارد كردند، گل ها رنگارنگ یا سفید شوند. كه بیانگر آن بود كه همان مولكولی كه در واقع باید تولید پروتئین رنگدانه را تشدید كند، میزان آن را كاهش داده است. در سال ۱۹۹۸ آندرو فایر از موسسه كارنگی واشینگتن و كریك میلو از دانشگاه ماساچوست كار مشابهی را در كرم نماتود به نام كانوربیدیتیس الگانس انجام دادند. آنها فهمیدند كه می توانند بخش هایی از RNA را به ژنوم كرم وارد كرده و ژن های خاصی را «غیرفعال» كنند. مشخص شد كه نمونه های كانوربیدیتیس الگانس با مقادیر كمی از RNA دورشته ای آلوده شده اند و محققان شگفت زده شدند كه این مولكول های كوچك RNA كه از دو رشته به جای حالت معمول تك رشته، تشكیل شده بودند، به طرز شگفت آوری باعث غیرفعال كردن ژن ها می شدند.
حتی مقدار بسیار كمی از RNA دورشته ای قدرت زیادی برای خاموش كردن ژن های ناخواسته دارد، با استفاده از مولكول های RNA دورشته ای كوتاه محققان فهمیدند كه می توانند یك سلول را وادار به خاموش كردن ژن های خاص كنند. آنها این پدیده را مداخله RNA نامیدند.در مدت زمان كوتاهی مشخص شد كه مسیر RNAi ویژگی خاص یك گونه كرم یا گل های اطلسی نیست. تقریباً همه گیاهان و حیوانات و انسان ها این سیستم كنترل طبیعی را دارند. سیستم RNAi ژن ها را به وسیله قطعه قطعه كردن RNA پیام بر یا mRNA آنها خاموش می كند. این یك راهكار موثر است چون mRNA حامل كدهای ژنتیكی از DNA به ریبوزوم كه محل ساخت پروتئین است را متوقف می كند.
به عبارت دیگر دستگاهی كه طرح كلی ژنتیكی بدن ما را می خواند و آن را به گوشت و خون بدل می كند طوری تغییر داده می شود كه نواحی خاصی ژنوم كه به وسیله ژن های خاص رمزگذاری می شوند، نادیده گرفته شوند.
● الگوی ژنی
سلول های ما به این سیستم خاموش كننده ژنی نیاز دارند. بنابراین تنها ژن های غالب در همه بدن ما بروز پیدا می كنند چون هر سلول واجد DNA كاملی جهت ساخت همه پروتئین ها در بدن ما است. اگر به همه این ژن ها اجازه ترجمه mRNA شان داده شود تفاوتی میان چشم و انگشت پا نخواهد بود و بدن های ما قطره هایی بی شكل خواهد بود. اما به وسیله خاموش كردن بیان ژن ها در زمان ها و مكان های مختلف RNA های كوچك به تبدیل گروه خاصی از سلول ها به شش، كبد، مغز و سایر بافت ها كمك می كنند.
RNA دورشته ای در سلول های پستانداران غیرمعمول است اما به وسیله گروه وسیعی از ویروس ها تولید می شود. بنابراین سلول، RNA دورشته ای را به عنوان یك ویروس مهاجم می شناسد و به آن حمله می كند. زمانی كه سلول یك RNA دورشته ای طویل را شناسایی می كند، می گوید تكان نخور! یك متجاوز در سلول وجود دارد. ورنر می گوید ما می بایستی یك واكنش ایمنی را شروع كنیم. پس این شگفت انگیز نیست كه وقتی زیست شناسان برای غیرفعال كردن ساخت پروتئین های خاص در سلول های پستانداران به وسیله وارد كردن RNA دورشته ای مصنوعی تلاش كردند، شكست خوردند. سلول ها رشته های RNA وارد شده را به عنوان حمله ویروسی تفسیر كردند. RNA ها قطعه قطعه شده، یك واكنش ایمنی آغاز و همه ژن ها در سلول غیرفعال شده بودند. برای یافتن روشی كه به درستی كار كند، دانشمندان به دنبال راهی بودند تا بر واكنش ایمنی سلول غلبه كنند.
تامس تاشل از دانشگاه راكفلر در نیویورك با بررسی دقیق مكانیسم های سركوب كننده ژنی فهمید كه قطعات كوچك RNA می تواند مكانیسم دفاع از خود سلول را به تعویق بیندازد. قطعه قطعه كردن RNA به قطعات كوچك قبل از عرضه آن به سلول ممكن است راهی برای خاموش كردن ژن ها بدون آغاز پاسخ ایمنی باشد. این راهكار موفق بوده و با غلبه بر این مانع بزرگ دنیای پزشكی استفاده از آن را آغاز كرده است. اما این سئوال باقی مانده است كه آیا RNAi در همه پستانداران زنده عمل خواهد كرد؟
دكتر مارك كای ژنتیك دان دانشگاه استنفورد كالیفرنیا اولین بار نشان داد كه این كار امكان پذیر است.گروه كای در خاموش كردن ژن كشنده هپاتیت B در موش های آزمایشگاهی با استفاده از روش RNAi موفق بودند. كای می گوید: شما می توانید درمان متناسب برای هر نوع عفونت در كبد را با استفاده از RNAi طراحی كنید. و چون RNAi فرآیندی است كه به طور طبیعی در سلول وجود دارد، او می گوید دقت زیادی باید صورت گیرد تا درمان به وسیله RNAi با عمل طبیعی سلول تداخل پیدا نكند. نگرانی موجود این است كه RNAi ممكن است به همان میزان توالی های ژن های هدف، ژن های حیاتی انسان را هم خاموش و غیرفعال كند.
برخی محققان دریافتند كه اثرات پیش بینی نشده ای وجود دارد اما این اثرات می تواند از طریق كارهای بیشتر انجام شده در برخی آزمایشات نسبت به دیگران توضیح داده شود، دركی عمیق تر از اینكه سیستم خاموش كننده ژنی چگونه كار می كند، تردیدهای موجود درباره RNAi را به علت توانایی آن در هدف قرار دادن ژن های خاص كاهش می دهد:
با وجود موفقیت گروه كای RNAi به علت درمان بالینی برای امراض انسانی هنوز در مراحل اولیه است. كای یادآور می شود كه شما می بایستی به یاد داشته باشید كه این یك كشف جدید است و تنها در سال ۲۰۰۱ بود كه مردم فهمیدند استفاده از RNAi در سلول های پستانداران امكان پذیر است. مكانیسم RNAi به تازگی در آمریكا روی افرادی كه از بیماری تحلیل رفتن لكه زرد شبكیه كه منجر به كوری می شود، رنج می برند آزمایش شده است. اما این موضوع حداقل به پنج سال دیگر قبل از اینكه درمان به مرحله بالینی برسد، زمان نیاز دارد.
● امیدواری های آینده
درمان بیماری ها فقط یكی از كاربردهای RNAi است. توانایی غیرفعال كردن ژن ها یك وسیله رویایی ودلخواه برای محققان زیست شناسی است كه به آنها اجازه می دهد عمل ژن ها را تنها طی چند روز بررسی نمایند.یك گروه دانشگاه كمبریج به سرپرستی دكتر جولی آهرینجر روشی براساس RNA برای بررسی ۸۷ درصد از ژن های كرم كانوربیدیتیس الگانس ایجاد كردند. این گروه نقشه ژنی نزدیك به ۱۷ هزار سویه باكتری كه هر كدام یك RNA دورشته ای را می سازند، مشخص كرده اند.
زمانی كه باكتری وارد كرم ها می شود RNA ژن های خاصی را خاموش می كند.امیدواری وجود دارد كه این روش بتواند در كامل كردن پروژه ژنوم انسانی كه در حال پیدا كردن كارهایی است كه هر یك از ۳۰ هزار ژن در انسان انجام می دهند، مورد استفاده قرار گیرد. در چند سال اخیر از زمان كشف این روش تكنولوژی غیرفعال كردن ژن درمانی بالقوه برای بسیاری از بیماری های تحت درمان مثل ایدز، سرطان و حتی بیماری های مغزی بوده است. این امید وجود دارد كه با از بین بردن پیام های نامناسب و خاموش كردن ژن های عامل بیماری ها RNAi به یك روش درمانی كاملاً جدید تبدیل خواهد شد. همان طور كه آهرینجر می گوید RNAi در حال تغییر دادن چهره زیست شناسی است.
●درمان به وسیله RNAi
اكنون بعد از چند سال از كشف RNAi این روش درمانی به تازگی در حال شكل گرفتن است. اگرچه آزمایشات كامل هنوز انجام می شود، بررسی ها در حال استفاده از روش هایی است كه به تازگی روی بیماران مبتلا به ناهنجاری های ناتوانی چشمی صورت گرفته است. پزشكان بسیاری از نسخه های RNA طراحی شده را وارد كره چشم بیماران مبتلا به تحلیل رفتن لكه زرد شبكیه كردند. رشته های RNA كوچك مداخله كننده عمل یك فاكتور رشد ناقص تحریك كننده رشد رگ های خونی غیرطبیعی پشت شبكیه را متوقف می كند و به این ترتیب آسیب را اصلاح می كند.
موفقیت RNAi همچنین می تواند منجر به درمان مورد نیاز بیشتر برای بررسی كردن ناهنجاری های مغزی شود. سال گذشته هیجان زیادی در مورد اینكه RNAi می تواند بیماری كشنده تحلیل برنده مغزی به نام هانتیگتون را متوقف كند، به وجود آمد.موش های مبتلا به این بیماری مورد تزریق ویروسی قرار گرفتند كه به طور مخفیانه RNA خاموش كننده را وارد سلول های مغزی بیمار می كرد. به وسیله خاموش كردن ژن، سطوح پروتئین های سمی كاهش یافته و آسیب عصبی فروكش می كرد. هدف دیگر عفونت HIV است چیزی كه واكسن و درمانی برای آن وجود ندارد. برای مبارزه با این بیماری اگرچه پزشكان نیاز دارند تا سلول ها را خارج از بدن درمان كنند، پزشكان ابتدا سلول های بنیادی را از مغز استخوان بیمار خارج كرده و آنها را در ظرف آزمایشگاهی درمان می كنند. یك ویروس بی خطر می تواند RNA كوچك را بر علیه ژن های HIV به سلول ها منتقل كند. زمانی كه الحاق به بدن بیماران صورت گرفت، سلول های درمان شده به صورت سلول های مقاوم به HIV درمی آیند كه با ویروس مبارزه كرده و بیماری را در فرد ریشه كن می كنند.
سرطان مغز بیماری دیگری است كه می تواند با استفاده از این روش درمان شود. اگر راهكار هوشمندانه استفاده از RNA سنجاق سری شكل (hairpin-shaped RNA) موفق باشد، سرطان ها می توانند بدون استفاده از ویروس ها كه RNAهای درمانی را به مغز انتقال می دهند، درمان شوند. محققان در حال تلاش برای استفاده از باكتری برای انتقال این مولكول های RNA سنجاق سری شكل به سلول های مغزی در جایی كه دارو می تواند جذب شود، هستند. قبل از آنكه RNAi به طور موفقیت آمیزی در داروها مورداستفاده باشد این باید ثابت شود كه این روش موثر بوده و مهم تر از آن بی خطر است.محققان اطمینان دارند كه درمان های عمومی براساس RNAi در ده سال آینده به مرحله بالینی خواهند رسید، هر چند كه تحلیل رفتن لكه زرد شبكیه چشم ممكن است حتی زودتر از آن درمان شده باشد.
Focus,Nov.۲۰۰۵
لیندا ملتون
ترجمه: محمد ملائكه

منبع : روزنامه شرق