مقدمه

بیماری‌های نورودژنراتیو مانند پارکینسون، آلزایمر و ALS بیماری‌هایی پیچیده هستند که با افزایش سن شیوع بیشتری پیدا می‌کنند و درمان قطعی برایشان وجود ندارد. عوامل ژنتیکی و محیطی نقش مهمی در بروز آن‌ها دارند، ولی هنوز علت دقیق مشخص نیست. در این میان، مسیرهایی مانند اختلال در عملکرد میتوکندری، تجمع پروتئین‌های آسیب‌زا و التهاب عصبی، به‌عنوان عوامل کلیدی شناخته شده‌اند. فناوری‌های جدید ویرایش ژن، به‌ویژه CRISPR، انقلابی در مطالعه این بیماری‌ها به وجود آورده‌اند.

CRISPR-Cas9 برای ترمیم جهش ژنتیکی

مدت‌هاست که مشخص شده است ژن SNCA یک جایگاه خطر قوی برای بیماری پارکینسون تک‌گیر است. با ترکیب با تکنیک‌های سلول‌های بنیادی پرتوان القایی، ژنوم سلول‌های hiPSC انسانی اختصاصی بیمار جدا و با استفاده از آنزیم‌های انگشت روی که جهش بیماری‌زا (A53T) در ژن SNCA را هدف قرار می‌دادند، تصحیح شد. نکته مهم این است که ترمیم جهش A53T در سلول‌های hiPSC مشتق از بیمار با استفاده از CRISPR، تمایز نورون‌های دوپامینرژیک مثبت برای تیروزین هیدروکسیلاز را مختل نکرد.

کیناز 2 غنی از تکرارهای لوسینی (LRRK2) یکی دیگر از ژن‌های مستعد کننده PD است که جهش‌های G2019S و R1441C در این ژن منجر به اختلالات میتوکندریایی می‌شوند. تلاش‌ها برای استفاده از ZFN جهت “ترمیم” سلول‌های iPSC اختصاصی بیماران PD که حامل جهش‌های G2019S و R1441C در ژن LRRK2 بودند، با موفقیت به سلول‌های پیش‌ساز عصبی و عصبی تمایزیافته سالم و بدون آسیب mtDNA قابل تشخیص دست یافت.

مطالعات انجمن سراسری ژنوم پیش از این برای شناسایی چندین ناحیه تکراری میکروساتلایت در بالادست ژن SNCA استفاده شده بود که گمان می‌رفت بیان SNCA را افزایش دهند. یک ناحیه تکراری کوتاه‌تر به نام Rep1–257 یا Rep1–259 در مقایسه با افرادی که حامل Rep1–261 یا Rep1–263 بودند، خطر ابتلا به PD را به طور قابل توجهی کاهش می‌داد. بر اساس این داده‌ها، از CRISPR-Cas9 برای حذف کل ناحیه تکراری و درج مجدد آلل‌های نماینده برای هر یک از 4 آلل با طول تکرار گزارش شده در سلول‌های hiPSC استفاده شد. با این حال، پس از تمایز نهایی سلول‌های hiPSC به نورون‌ها، هیچ اثر تنظیم‌کننده سیس بر بیان SNCA ناشی از طول تکرار مشاهده نشد.

از سوی دیگر، از CRISPR-Cas9 برای حذف ژن SNCA درون‌زاد در سلول‌های بنیادی جنینی انسان استفاده شد. هنگامی که سلول‌های بنیادی جنینی انسان تمایزیافته به نورون‌های دوپامینرژیک با فیبریل‌های پیش‌ساخته آلفا-سینوکلئین نوترکیب تیمار شدند، مقاومت قابل توجهی در برابر تجمع پروتئین مثبت برای pS129-αSyn، که یک علامت آسیب‌شناختی از سینوکلئینوپاتی‌های جسم لویی است، نشان دادند.

چالش‌ها و معایب

با وجود مزایای زیاد CRISPR-Cas9، هنوز چالش‌های مهمی باقی مانده‌اند، از جمله:

خطای خارج از هدف (Off-target): این سیستم می‌تواند باعث ایجاد تغییرات ناخواسته در ژنوم شود که پیش‌بینی آن‌ها سخت است.

ابزارهای ابری طراحی توالی: برای کاهش این خطاها، ابزارهای رایانه‌ای برای طراحی دقیق‌تر توالی هدف توسعه یافته‌اند.

روش‌های انتقال: رساندن این سیستم به سلول‌های هدف – مخصوصاً سلول‌های عصبی – کار دشواری است. روش‌هایی مثل ویروس AAV و نانوذرات در حال بررسی‌اند.

نگرانی‌های اخلاقی و ایمنی: از جمله بحث‌برانگیزترین موارد، تولد اولین نوزاد با ویرایش ژنی در چین (۲۰۱۸) است که نگرانی‌های زیادی را در مورد پیامدهای بلندمدت ایجاد کرده است.

نتیجه‌گیری

CRISPR-Cas9 در حال حاضر در درمان بیماری‌های ژنتیکی و ایمنی سرطان‌ها مورد استفاده قرار گرفته و آزمایشات بالینی در حال انجام هستند (مثل آنمی داسی‌شکل و بیماری‌های چشمی) این فناوری با توانایی هدف‌گیری دقیق مسیرهای التهابی و مرگ سلولی در بیماری‌هایی مثل پارکینسون، امیدهای زیادی را ایجاد کرده است. انتظار می‌رود با پیشرفت بیشتر در مهندسی این سیستم، کاربردهای تازه و مؤثری در درمان بیماری‌های نورودژنراتیو پیدا شود.

منبع :Utilization of the CRISPR-Cas9 Gene Editing System to Dissect Neuroinflammatory and Neuropharmacological Mechanisms in Parkinson’s Disease