يمكن لنهج كريسبر الجديد التحكم في الجينات دون قطعها الحمض النوويمما يفتح طريقًا أكثر أمانًا لعلاج الأمراض الوراثية.

شكل مطور حديثًا من كريسبر في جامعة نيو ساوث ويلز سيدني يشير إلى طريقة أكثر أمانًا لعلاج الحالات الموروثة مثل مرض فقر الدم المنجلي. وفي الوقت نفسه، فإنه يقدم دليلاً واضحًا على أن العلامات الكيميائية المرتبطة بالحمض النووي، والتي رفضها البعض منذ فترة طويلة باعتبارها بقايا سلبية، تلعب دورًا نشطًا في إيقاف عمل الجينات.

لسنوات عديدة، تجادل الباحثون حول دور مجموعات الميثيل، وهي مجموعات كيميائية صغيرة موجودة في الحمض النووي. يعتقد البعض أنها تراكمت ببساطة في مناطق كانت فيها الجينات غير نشطة بالفعل، بينما اشتبه آخرون في أنها الآلية التي أوقفت الجينات بالفعل.

وفي دراسة حديثة نشرت في اتصالات الطبيعة، أثبت علماء في جامعة نيو ساوث ويلز، بالتعاون مع متعاونين في مستشفى سانت جود لأبحاث الأطفال (ممفيس)، أن إزالة هذه العلامات الكيميائية يمكن أن يعيد تنشيط الجينات الصامتة. تظهر نتائجهم أن مثيلة الحمض النووي لا تصاحب كبت الجينات فحسب، بل هي سبب مباشر لذلك.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة البروفيسور ميرلين كروسلي، نائب نائب رئيس الجامعة للجودة الأكاديمية: “لقد أظهرنا بوضوح شديد أنه إذا قمت بإزالة خيوط العنكبوت، فإن الجين يأتي”.

“وعندما أضفنا مجموعات الميثيل مرة أخرى إلى الجينات، تم إيقافها مرة أخرى. لذلك، هذه المركبات ليست خيوط العنكبوت – إنها مراسي”.

تاريخ موجز لكريسبر

كريسبر، اختصار لـ “التكرارات المتناوبة القصيرة المتجمعة بانتظام والمتباعدة بانتظام”، هو أساس تحرير الجينات الحديث. فهو يمكّن الباحثين من تحديد مناطق معينة من الحمض النووي وتغييرها، غالبًا عن طريق استبدال المواد الجينية التالفة بنسخ فعالة.

وتعتمد هذه التقنية على نظام دفاع طبيعي موجود في البكتيريا، والذي تم اكتشافه لأول مرة عندما لاحظ العلماء أن الميكروبات تحمي نفسها من الفيروسات عن طريق قطع الحمض النووي الغازي.

لقد عمل الجيل الأول من أدوات مختبر كريسبر بهذه الطريقة، عن طريق قطع تسلسل الحمض النووي لتعطيل الجينات المعيبة. أتاح الجيل الثاني للباحثين تكبير وتصحيح الحروف الفردية في الشفرة الوراثية. لكن كلا النهجين تضمنا إجراء تخفيضات على الشفرة الوراثية، الأمر الذي يأتي مع خطر التغييرات غير المرغوب فيها التي يمكن أن تسبب مشاكل صحية أخرى.

لكن الجيل الثالث – المعروف بالتحرير اللاجيني – ينظر إلى سطح الجينات الموجودة في نواة كل خلية في الجسم. بدلاً من قطع خيوط الحمض النووي لإزالة الجينات المعيبة أو تحريرها، تقوم هذه الطريقة بإزالة مجموعات الميثيل المرتبطة بالجينات الصامتة أو المكبوتة.

أمراض الخلايا المنجلية

ويقول الباحثون إن التعديل اللاجيني يمكن استخدامه لعلاج الأشخاص المصابين بالأمراض المرتبطة بالخلايا المنجلية، وهي طفرات جينية تغير شكل ووظيفة خلايا الدم الحمراء، مما يؤدي إلى ألم مزمن، وتلف الأعضاء، وانخفاض متوسط ​​العمر المتوقع.

يقول البروفيسور كروسلي: “كلما قمت بقطع الحمض النووي، هناك خطر الإصابة بالسرطان. وإذا كنت تقوم بالعلاج الجيني لمرض مدى الحياة، فهذا خطر سيء”.

“ولكن إذا تمكنا من إجراء علاج جيني لا يتضمن قص خيوط الحمض النووي، فإننا سنتجنب هذه المخاطر المحتملة.”

بدلًا من القطع، تستخدم الطريقة الجديدة نظام كريسبر معدّلًا لتوصيل إنزيمات تزيل مجموعات الميثيل من الحمض النووي، مما يؤدي بشكل فعال إلى كبح الجينات الصامتة. يلعب جين الجلوبين الجنيني دورًا حاسمًا في توصيل الدم المؤكسج إلى الجنين النامي في الرحم، ويقول الباحثون إن إعادة تشغيله مرة أخرى بعد الولادة يمكن أن يوفر حلاً أنيقًا لجين الجلوبين البالغ المعيب الذي تسبب في أمراض الخلايا المنجلية.

يقول البروفيسور كروسلي: “يمكنك أن تفكر في جين الجلوبين الجنيني باعتباره عجلات التدريب على دراجة الأطفال”. “نعتقد أنه يمكننا جعلهم يعملون مرة أخرى مع الأشخاص الذين يحتاجون إلى عجلات جديدة.”

الصورة الكبيرة

حتى الآن، تم تنفيذ جميع الأعمال لتحقيق ذلك في مختبر على الخلايا البشرية في أنبوب اختبار في جامعة نيو ساوث ويلز وفي ممفيس.

تقول البروفيسورة كيت كوينلان، المؤلفة المشاركة في الدراسة، إن هذا الاكتشاف ليس واعدًا للأشخاص الذين يعانون من مرض فقر الدم المنجلي فحسب، بل أيضًا للأمراض الوراثية الأخرى حيث يؤدي تشغيل جينات معينة أو إيقاف تشغيلها عن طريق تغيير مجموعات الميثيل إلى تجنب الاضطرار إلى قطع خيوط الحمض النووي.

وتقول: “نحن متحمسون لمستقبل التحرير اللاجيني، حيث تُظهر دراستنا أنه يسمح لنا بتعزيز التعبير الجيني دون تعديل تسلسل الحمض النووي. ومن المرجح أن تكون العلاجات المعتمدة على هذه التكنولوجيا أقل خطرًا للتأثيرات السلبية غير المقصودة مقارنة بالجيل الأول أو الثاني من تقنية كريسبر”.

وفي غضون سنوات قليلة – بمجرد اكتمال الاختبارات على الحيوانات والتجارب السريرية – سيبدأ الأطباء الذين يستخدمون الطريقة الجديدة لعلاج أمراض فقر الدم المنجلي بجمع بعض الخلايا الجذعية من دم المريض والتي تصنع خلايا دم حمراء جديدة. في المختبر، سيستخدمون التحرير اللاجيني لإزالة علامات الميثيل الكيميائية من جين الجلوبين الجنيني لإعادة تنشيطه. بعد ذلك، سيتم إرجاع الخلايا المعدلة إلى المريض، حيث تستقر مرة أخرى في نخاع العظم وتبدأ في إنتاج خلايا دم تعمل بشكل أفضل.

الطريق أمامنا

بعد ذلك، سيقوم الباحثون من جامعة نيو ساوث ويلز وسانت جود باختبار فعالية هذه الأساليب في النماذج الحيوانية ولكنهم سيجربون أيضًا المزيد من الأدوات ذات الصلة بـ CRISPR.

يقول البروفيسور كروسلي: “ربما يكون الشيء الأكثر أهمية هو أنه أصبح من الممكن الآن توجيه الجزيئات إلى الجينات الفردية”.

“هنا قمنا بإزالة أو إضافة مجموعات الميثيل، ولكن هذه مجرد البداية، هناك تغييرات أخرى يمكن للمرء إجراؤها من شأنها أن تزيد من قدراتنا على تغيير إنتاج الجينات للأغراض العلاجية والزراعية. هذه هي البداية لعصر جديد.”

المرجع: “إزالة مثيلة CpG للمروج عن طريق تحرير الإبيجينوم يعكس إسكات HBG” بقلم Henry W. Bell، Ruopeng Feng، Manan Shah، Yu Yao، James Douglas، Phillip A. Doerfler، Thiyagaraj Mayuranathan، Michael F. O’Dea، Yichao Li، Yong-Dong Wang، Jingjing Zhang، Joel P. Mackay، Yong Cheng، Kate GR كوينلان، ميتشل ج. فايس وميرلين كروسلي، 27 يوليو 2025، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-025-62177-z

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.