ژن درمانی: تعمیرکاران کوچک درون سلولهای ما
ژنها: کتاب دستورالعمل بدن ما
بدن هر یک از ما از میلیونها سلول کوچک ساخته شده است. در مرکز هر سلول، یک کتابخانه کامل به نام DNA[1] وجود دارد. ژن[2]ها مانند فصلهای مختلف این کتاب هستند و دستورالعمل ساخت تمام اجزای بدن، از رنگ چشمها تا چگونگی مبارزه با بیماریها را در خود نگهداری میکنند. هر ژن به سلول میگوید چگونه یک پروتئین خاص را بسازد. پروتئینها مانند کارگران خستگیناپذیر بدن هستند که تمام کارها، از ساختن عضلات تا انتقال اکسیژن در خون، را انجام میدهند.
گاهی اوقات، یک جهش[3] یا اشتباه کوچک در یک ژن رخ میدهد (مثل یک غلط تایپی در یک دستورالعمل مهم). این جهش ممکن است باعث شود ژن نتواند پروتئین درست را بسازد یا اصلاً چیزی نسازد. وقتی یک پروتئین مهم و حیاتی از کار بیفتد، نتیجه آن میتواند یک بیماری ژنتیکی باشد. برای درک بهتر، فرض کنید ژنها مانند یک نرمافزار روی رایانه هستند. اگر کدی در این نرمافزار خراب شود، برنامه به درستی اجرا نمیشود. ژن درمانی مانند یک برنامهنویس متخصص است که میآید آن کد خراب را پیدا کرده و تصحیح میکند.
ژن درمانی چگونه عمل میکند؟
هدف اصلی ژن درمانی، رفع آن اشتباه یا جهش در ژن معیوب است. دانشمندان برای انجام این کار، روشهای مختلفی ابداع کردهاند:
| روش درمان | توضیح | مثال |
|---|---|---|
| جایگزینی ژن | یک نسخه کاملاً سالم از ژن به سلولها تحویل داده میشود تا جای ژن معیوب را بگیرد. | درمان برخی از بیماریهای ارثی بینایی با تزریق ژن سالم به سلولهای شبکیه چشم. |
| خاموش کردن ژن | اگر یک ژن معیوب پروتئین مضر تولید میکند، این روش آن ژن را غیرفعال یا «خاموش» میکند. | مهار ژنهای عامل سرطان (انکوژنها) برای توقف رشد تومور. |
| اضافه کردن ژن جدید | یک ژن کاملاً جدید به سلولها اضافه میشود تا به بدن برای مبارزه با بیماری کمک کند. | آموزش سلولهای سیستم ایمنی (درمان CAR-T) برای شناسایی و نابودی بهتر سلولهای سرطانی. |
اما سوال اصلی اینجاست: چگونه این ژن سالم یا جدید را به درون سلول برسانیم؟ اینجاست که مفهوم وکتور[4] یا حامل مطرح میشود. رایجترین وکتورها، ویروسهای اصلاحشده هستند. ویروسها به طور طبیعی متخصص ورود به سلولها و تحویل مواد ژنتیکی خود هستند. دانشمندان با مهندسی ژنتیک، ژنهای بیماریزای ویروس را حذف و به جای آن ژن درمانی سالم را قرار میدهند. سپس این ویروس مهندسیشده مانند یک پستچی هوشمند، محموله ژن سالم را به سلولهای بیمار میرساند.
از آزمایشگاه تا بیمارستان: داستان یک درمان واقعی
برای درک بهتر این که ژن درمانی چگونه در دنیای واقعی کار میکند، به داستان یکی از موفقترین نمونههای آن نگاه میکنیم: درمان بیماری کمخونی داسیشکل با فناوری کریسپر[5] (با نام تجاری کاسجوی).
این درمان یک فرآیند شخصیسازی شده و دقیق است:
- برداشت سلولها:اول، سلولهای بنیادی خونساز (سلولهای مغز استخوان) از بدن بیمار برداشته میشود.
- ویرایش در آزمایشگاه: این سلولها به آزمایشگاهی فوقپیشرفته فرستاده میشوند. در آنجا، دانشمندان از فناوری کریسپر، که مانند یک قیچی مولکولی دقیق عمل میکند، استفاده میکنند. آنها ژنی را که باعث خاموش شدن تولید هموگلوبین جنینی (نوعی هموگلوبین که نوزادان دارند) شده بود، روشن میکنند.
- بازگرداندن سلولهای اصلاحشده: پس از اطمینان از موفقیتآمیز بودن ویرایش، این سلولهای اصلاحشده مانند یک پیوند سلولی دوباره به بدن بیمار برگردانده میشوند.
- نتیجه: سلولهای جدید شروع به تولید هموگلوبین جنینی میکنند. این هموگلوبین جایگزین عملکرد هموگلوبین معیوب میشود و گلبولهای قرمز شکل طبیعی خود را بازمییابند. در یک آزمایش بالینی، 16 نفر از 17 بیمار مبتلا به کمخونی داسیشکل پس از این درمان، دیگر دچار بحرانهای دردناک بیماری نشدند. این درمان، یک درمان عملی و تکدوزی است که میتواند زندگی فرد را متحول کند.
ژن درمانی برای چه بیماریهایی استفاده میشود؟
ژن درمانی در حال حاضر بیشتر برای درمان بیماریهای خاص و اغلب نادری که درمان قطعی دیگری ندارند، مورد استفاده قرار میگیرد. سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تاکنون این درمان را برای چند بیماری تأیید کرده است.
| دسته بیماری | نمونههای خاص | نحوه عملکرد درمان |
|---|---|---|
| بیماریهای خونی ژنتیکی | کمخونی داسیشکل، تالاسمی، هموفیلی شدید | اصلاح ژن در سلولهای بنیادی خونساز یا افزایش تولید فاکتورهای انعقادی سالم. |
| برخی سرطانها | لنفوم، لوسمی (با درمان CAR-T) | تغییر ژنتیکی سلولهای ایمنی بیمار برای شناسایی و حمله مؤثرتر به سلولهای سرطانی. |
| بیماریهای عصبی-عضلانی | آتروفی عضلانی نخاعی (SMA)، دیستروفی عضلانی دوشن | جایگزینی یا ترمیم ژن معیوبی که برای سلامت سلولهای عصبی یا عضلانی حیاتی است. |
| بیماریهای ارثی بینایی | رتینیت پیگمنتوزا (نوعی نابینایی ارثی) | تحویل ژن سالم به سلولهای شبکیه چشم برای ترمیم عملکرد بینایی. |
بسیاری از تحقیقات دیگر نیز در مراحل آزمایشهای بالینی هستند که بیماریهای بیشتری از جمله اختلالات متابولیک، بیماریهای عفونی و بیماریهای قلبی را هدف قرار دادهاند.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: خیر، حداقل در حال حاضر نه. سندرم داون به دلیل وجود یک کروموزوم اضافه (شماره 21) به وجود میآید، نه به دلیل یک ژن معیوب واحد. ژن درمانی فعلی بیشتر بر روی تصحیح اشتباهات در یک ژن خاص متمرکز است. حذف یا اضافه کردن یک کروموزوم کامل با فناوری فعلی بسیار پیچیدهتر است و در حوزه ژن درمانی فعلی قرار نمیگیرد.
پاسخ: این بستگی به نوع ژن درمانی دارد. در روش رایجتر به نام ژن درمانی سوماتیک[6]، فقط سلولهای بدن (مانند سلولهای خون یا عضله) تغییر میکنند. این تغییرات به نسل بعد منتقل نمیشود. اما نوع دیگری به نام ژن درمانی سلول زایا[7] (که بر روی سلولهای تخمک یا اسپرم اثر میگذارد) وجود دارد که میتواند تغییرات را به فرزندان منتقل کند. به دلیل نگرانیهای اخلاقی و ایمنی، این روش در انسانها به طور گسترده استفاده نمیشود و در بسیاری از کشورها ممنوع است.
پاسخ: با وجود موفقیتهای چشمگیر، این فناوری چالشهای مهمی دارد:
- هزینه بسیار بالا: برخی از این درمانها، مانند کاسجوی برای کمخونی داسیشکل، ممکن است میلیونها دلار هزینه داشته باشند که دسترسی به آن را محدود میکند.
- ریسکهای ایمنی: ممکن است بدن به ویروس حامل حمله کند (واکنش ایمنی) یا ویرایش ژن به طور ناخواسته روی ژن دیگری اثر بگذارد.
- پیچیدگی فنی: تولید وکتورهای ایمن و مؤثر و رساندن دقیق آنها به سلولهای هدف، فرآیندی بسیار پیچیده و حساس است.
پاورقی
[1]DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید): مولکولی که حاوی تمام دستورالعملهای ژنتیکی برای رشد، عملکرد و تولیدمثل موجودات زنده است.
[2]ژن (Gene): بخشی از DNA که حاوی دستورالعمل ساخت یک پروتئین خاص است.
[3]جهش (Mutation): هرگونه تغییر در توالی DNA یک ژن که میتواند منجر به تغییر یا از دست دادن عملکرد پروتئین مربوطه شود.
[4]وکتور (Vector): در ژن درمانی، به حامل (معمولاً یک ویروس اصلاحشده) گفته میشود که ژن درمانی را به داخل سلولهای هدف میرساند.
[5]کریسپر (CRISPR): یک فناوری ویرایش ژنوم که به دانشمندان اجازه میدهد تا با دقت بسیار بالا، DNA را در نقاط خاصی برش داده و تغییر دهند.
[6]ژن درمانی سوماتیک (Somatic Gene Therapy): نوعی ژن درمانی که سلولهای بدن (غیر از سلولهای جنسی) را هدف قرار میدهد و تغییرات آن به نسل بعد منتقل نمیشود.
[7]ژن درمانی سلول زایا (Germline Gene Therapy): نوعی ژن درمانی که سلولهای تخمک یا اسپرم را هدف قرار میدهد و تغییرات ایجادشده میتواند به فرزندان فرد منتقل شود. به دلیل مسائل اخلاقی، کاربرد آن در انسان بسیار محدود است.
