چگونه «نونسنس» ژنتیکی را برطرف کنیم: ابزار ویرایش ژن چندمنظوره می‌تواند به طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها پاسخ دهد

مولکول‌های RNA مصنوعی می‌توانند سلول‌ها را تنظیم کنند تا به‌جای واکنش به جهش‌های DNA که تولید پروتئین را مختل می‌کنند، آنها را نادیده بگیرند.

یک ابزار ویرایش ژن چندمنظوره می‌تواند با بازگرداندن پروتئین‌های قطع‌شده به‌دلیل جهش‌های بیماری‌زا، چندین اختلال ژنتیکی را تصحیح کند. این روش شاید روزی مانع اصلی که درمان‌های ویرایش ژن با آن مواجه‌اند — لزوم طراحی درمان ویژه برای هر بیماری — را برطرف کند.

رویکرد جدیدی که به نام PERT شناخته می‌شود، ویرایش ژن را با مولکول‌های RNA مهندسی‌شده ترکیب می‌کند تا فرآیند سنتز پروتئین حتی زمانی که جهشی در DNA زودتر از موعد متوقف می‌کند، ادامه یابد. این گونه جهش‌ها «جهش نونسنس» نامیده می‌شوند و تقریباً یک‌چهارم از انواع شناخته‌شدهٔ جهش‌های DNA بیماری‌زا را تشکیل می‌دهند.

تا کنون، PERT توانسته است جهش‌های نونسنس مرتبط با بیماری را در موش‌ها و سلول‌های انسانی کشت‌شده در آزمایشگاه رفع کند، ولی پیش از اینکه این روش بر روی انسان‌ها مورد بررسی قرار گیرد، آزمایش‌ها و اصلاحات بیشتری لازم است، می‌گوید دیوید لیو، زیست‌شناس شیمیایی در مؤسسه Broad در کمبریج، ماساچوست، و یکی از هم‌نویسندگان مقاله‌ای درباره این تکنیک.

اگر در انسان‌ها مؤثر ثابت شود، PERT می‌تواند هزینه‌ها را کاهش داده و سرعت توسعهٔ درمان‌های ویرایش ژن برای بسیاری از بیماری‌ها را افزایش دهد. «رویکردهای بی‌محدودیت بیماری مثل این می‌توانند امکانی فراهم کنند که به‌نظر من برای بیماران فوق‌العاده هیجان‌انگیز خواهد بود»، می‌گوید لیو. او و همکارانش نتایج خود را در ۱۹ نوامبر در Nature¹ منتشر کردند.

پیشنهاد PERT

لیو اولین بار ایدهٔ PERT را چند سال پیش، در حین آمادگی برای رویدادی به نام «کارائوکه علمی» در دورهٔ سالانهٔ استراحتگاه آزمایشگاهش، تصور کرد. در این رویداد، هر عضو یک ایدهٔ ابتکاری برای پروژه‌ای که می‌تواند مسیر آزمایشگاه را به سمت جدیدی هدایت کند، ارائه می‌دهد. آواز خواندن الزامی نیست.

برای پروژه‌اش، لیو پیشنهاد داد تیم باید مولکول‌های RNA مصنوعی به نام tRNAهای سرکوب‌کننده را بررسی کند؛ این مولکول‌ها به ماشین‌آلات سنتز پروتئین سلول اجازه می‌دهند تا از جهش نونسنس در DNA عبور کرده و پروتئین کامل تولید کنند. لیو بر این باور بود که می‌توان tRNAهای سرکوب‌کننده را با استفاده از روشی به نام ویرایش پرایم وارد ژنوم کرد. در پایان ارائهٔ ده‌دقیقه‌ای‌اش، لیو از آزمایشگاه پرسید آیا کسی علاقه‌مند به اجرای این پروژه است؛ چند نفر داوطلب شدند.

در حالی که تیم برای توسعهٔ PERT کار می‌کرد، پژوهشگران دیگری نتایج امیدبخشی را با استفاده از tRNAهای سرکوب‌کننده بدون ویرایش ژن منتشر کردند. یک گروه از یک ویروس برای انتقال tRNA به داخل سلول‌ها استفاده کرد²؛ گروه دیگری tRNAهای خود را در ذرات چربی مشابه آنچه در واکسن‌های mRNA کووید‑۱۹ به کار می‌رود، محصور کردند³.

هر یک از این روش‌ها در مدل‌های حیوانی مبتلا به بیماری‌های ژنتیکی نویدبخش بودند. اما ویروس‌ها می‌توانند واکنش‌های ایمنی خطرناکی را برانگیزانند و ذرات چربی نیاز به تزریق‌های مکرر دارند، می‌گوید زویا ایگناتوا، بیوشیمیدان در دانشگاه هامبورگ آلمان.

در مقابل، ویرایش ژن به پژوهشگران اجازه می‌دهد ژنی که کددهندهٔ tRNA سرکوب‌کننده است را به ژنوم گیرنده وارد کنند. به‌نظر می‌رسد در این حالت نیازی به دوزهای بعدی نخواهد بود.