ژن درماني سلول جنسي

در اين روش ژن درماني، افزايش، تغيير يا جايگزيني يك ژن غيرطبيعي به نحوي است كه سلول هاي توليدكننده گامت ها را نيز تغيير مي دهد. جايگزيني يك ژن غيرطبيعي در سلول تخم يا انتقال يك ژن درمانگر به فردي مبتلا به گونه اي كه اجازه وارد شدن در گامت ها را بيابد، مثال هايي از اين نوع هستند. با وارد سازي ژن ها به درون سلول هاي ژرمينال (يا تخمك هاي لقاح يافته)، اطلاعات ژنتيكي مي تواند به نسل هاي آينده انتقال يابد. زيرا، تنها در اين شيوه است كه ژن ها هم در سلول هاي سوماتيكي و نيز زايشي توزيع شده و به نسل هاي بعد انتقال مي يابند. براي تاييد ژن درماني سلول جنسي رعايت كامل حداقل سه معيار زير كاملاً ضروري است:

۱- قبلاً بايستي تجربيات قابل توجه و معني داري با ژن درماني سلول سوماتيك به عمل آيد كه به روشني اثر بخشي، كارايي و بي خطري آن را به اثبات برساند.

۲- روي الگوهاي مناسب جانوري مطالعات كافي صورت گرفته باشد تا قابليت توليد مثلي، اعتماد و بي خطر بودن ژن درماني سلول جنسي را با استفاده از همان ناقلين و روش ها به اثبات برساند.

۳- بايد جامعه و مردم درك درست و كاملي از اينگونه درمان داشته باشند و عالمانه و مسئولانه آن را مورد تاييد قرار دهند.

پيشرفت هاي شگرف حاصله در زيست شناسي مولكولي به ويژه در روش ها و فنون مهندسي ژنتيك و بيوتكنولوژي مولكولي در سه دهه اخير براي نخستين بار اين امكان را فراهم آورده است كه بسياري از بيماري ها به ويژه نواقص ژنتيكي اصلاح شدند. شاخه مهم ژن درماني نيز با به كارگيري طيف وسيعي از فناوري ها به طور پيوسته از رشدي شگرف برخوردار بوده و چند سالي است كه به شكلي جدي از قلمرو نظري، وارد ميدان عملي و باليني شده است.
به لحاظ تاريخي در اواخر دهه ۱۹۶۰ و اوايل دهه ۱۹۷۰ دستيابي دانشمندان به روش ها و فنون جديد، امكان ايجاد تغييرات طراحي شده ژنتيكي را براي شكل تازه اي از درمان بسياري از بيماري ها در انسان مهيا ساخت. بنابراين، از نقطه نظر تاريخي، زمان آغاز ايده ژن درماني به چند سال پيش از تولد دانش و فن مهندسي ژنتيك بازمي گردد. هر چند كه ظهور مهندسي ژنتيك، نقشي تعيين كننده در روش هاي ژن درماني داشته است.
در سال ،۱۹۷۲ انتقال موثر ژن توسط ناقلين رتروويروسي (Retroviruses) مبتني بر اهداف درماني ترسيم شد و از آن زمان پيشرفت ها فوق العاده بوده، به نحوي كه هم اينك استفاده از ژن هاي سالم بيگانه يا درمانگر در سلول هاي معيوب انسان، به عنوان روش جدي از ژن درماني در حال انجام است. ژن درماني يا درمان ژنتيكي با اصلاح ژن، روش نويني در مبارزه با بيماري هاي ژنتيكي و ارثي است كه به لحاظ باليني اولين آزمايش آن با مجوز قانوني روي دختر بچه اي به نام آشانتي دسيلوا (Ashanti Desilva)، كه هنوز چهار سال تمام نداشت و مبتلا به نقص آنزيمي ارثي بود، در ۱۴ سپتامبر سال ۱۹۹۰ با موفقيت انجام شد. اين دختر هم اكنون بدون نقصي جدي در آمريكا زندگي مي كند.
كودك مبتلا دچار كمبود آنزيم آدنوزين دآميناز (Adenosine deaminase=ADA) بود كه براي عملكرد صحيح سيستم ايمني لازم است. ژن سالم مربوط به اين آنزيم به لنفوسيت هاي او انتقال يافت. لنفوسيت ها بيشتر از ديگر سلول ها مورد هدف اين بيماري قرار مي گيرند. در آزمايش بالا، پژوهشگران به كودك مورد اشاره حدود يك ميليارد از گويچه هاي سفيد خون خودش را وارد كردند. البته در گويچه هاي سفيد خود پيش از ورود به بدن بيمار، قطعاتي از نسخه هاي ژن واجد اطلاعات مربوط به آنزيم ADA را قرار دادند كه قادر به سنتز اين آنزيم بود. دختر بچه، خود قادر به توليد اين آنزيم نبود، در نتيجه، از بيماري كمبود ايمني شديد (Sever Combined Immunodeficiency disease=SCID) كه به طور معمول كشنده است، رنج مي برد و مستعد ابتلا به عفونت ها شده بود. آنزيم ADA را همچنين مي توان از راه درون سياهرگي وارد بدن كرد، اگرچه تقريباً بلافاصله توسط بدن تجزيه و تخريب مي شود. درمان آشانتي در انستيتو ملي بهداشت آمريكا (NIH) و توسط گروهي مشتمل بر مايكل بليز كالور و اندرسون انجام شد. گويچه هاي سفيد سيستم ايمني از بدن او خارج شد و با وارد كردن نسخه هاي طبيعي از ژن مورد نظر، سلول هاي تيمار شده به جريان خون بازگردانده شد. آشانتي پس از چهار انفوزيون در خلال چهار ماه بهبود يافت.
ژن درماني به جاي برخورد معمولي، برخورد نسبتاً اساسي با بيمار و بيماري مي كند و به جاي تمركز روي علائم بيماري يا حوادث ثانوي دخيل در مراحل بيماريزايي، به طور مستقيم روي ژن جهش يافته متمركز شده و به طور مثال آن را با ژن طبيعي جايگزين مي نمايد. طبيعتاً، شيوه معمول در معالجه بيماري هاي ژنتيكي كه بر اصلاح نشانه هاي بيماري (درمان علامتي) يا نواقص ثانويه بيوشيميايي توسط آنزيم درماني، هورمون درماني و مانند آن استوار است، نمي تواند يك روش اساسي درمان به حساب آيد.
پيش از هر اقدامي براي ژن درماني، مجموعه اي از عمليات هاي دقيق و ظريف بايد صورت گيرد تا زمينه مناسب براي انجام موفقيت آميز آن را فراهم آورد. هرچند كه بسته به نوع ژن و سلول هدف و مانند آن كمابيش تفاوت ها و محدوديت هايي وجود دارد. اما به طور كلي موارد زير از جمله مهمترين اين اقدامات به حساب مي آيند:

الف - استخراج ژن يا ژن هاي مناسب و مورد نظر در بردارنده رديف تنظيمي شناخته شده و معين.
ب - تهيه و جمع آوري سلول هاي هدف مناسب و صلاحيت دار.
ج - ابداع و آماده سازي ناقلين با كفايت و مطمئن جهت انتقال ژن يا DNA درمانگر به طور صحيح به سلول هدف.
د - دردسترس داشتن شواهد قوي و اطمينان بخش از تجارب حيواني مبني براينكه ژن انتقال يافته در سلول يا جمعيت سلولي هدف بتواند با بازدهي كافي بيان شود.
ه - جمعيت سلولي هدف نيز بايد به طور منطقي عمر طولاني داشته باشد.
و - از پيش بايد معلوم شود كه ژن بيگانه آثار كشندگي در سلول (سلول هاي) هدف نداشته باشد.
ژن درماني به طور عمده، انتقال مواد ژنتيكي به درون سلول هاي يك موجود براي مقاصد درماني است. اين امر كه به روش هاي مختلف و متنوع صورت مي گيرد، بر انتقال ژن سالم به درون سلول يا بر اصلاح ژن معيوب توسط رفع نقص و تغيير ژنوتيپ آن يا مهار كردن بيان ژن معيوب، استوار است. براي انتقال ژن درمانگر به سلول هدف، روش هاي مختلف فيزيكي، شيميايي و زيستي وجود داد.
به علاوه، فنون جديد و تكميلي نيز به طور مستمر ابداع مي شود. هريك از اين روش ها، مزايا و معايب و در مجموع كارايي مربوط به خود را دارد. ژن درمانگر به طور كلي به دو صورت مستقيم (in vivo) يا غيرمستقيم (in vitro) به درون سلول هاي مناسب انتقال مي يابد. در روش غيرمستقيم، ابتدا در محيط آزمايشگاه دستكاري هاي مناسب صورت مي گيرد و سلول هاي حاصله سپس به مكان هاي فيزيولوژيكي مربوط در موجود زنده، پيوند مي خورد. انتقال نسخه سالم ژن به درون سلول هاي بيمار كه به درمان خارج از موجود زنده (ex.vivo) معروف است- مانند روشي كه در مورد آشانتي دسيلوا به كار رفت - به منظور جبران اثر ژن معيوب يا واردسازي ژني كه به دلخواه مورد تغيير قرار گفته است به درون سلول هدف جهت اعطاي ويژگي جديد به سلول از جمله مهمترين روش هاي ژن درماني به حساب مي آيند. ادغام ژن هاي درمانگر به درون كروموزوم هاي بيمار، البته رخدادي هميشه الزامي نيست، از اين رو چنانچه بتواند باقي مانده و با بيان - نسبتاً پايدار- خود، سطوح درماني پروتئين مورد نظر را توليد كند، مفيد خواهد بود.
ورود ژن هاي درمانگر به درون ژنوم، ممكن است بتواند نقص ژنتيكي را دست كم به سه روش اصلاح كند: فرود تصادفي نسخه ژن طبيعي به سلول هدف، فرود اختصاصي (هدف گيري شده) يا تركيبي از هر دو. براي نمونه با وارد كردن اختصاصي ژن درمانگر، ژن معيوب را مي توان اصلاح كرد، با ژن سالم جايگزين كرد يا اينكه با تعديل عناصر تنظيمي آن سرانجام آن را به حالت طبيعي برگرداند. شايان ذكر است هم درمان خارج از موجود زنده و هم درمان درجا (In Situ)، داراي مشكل مشتركي هستند، به اين شكل كه ژن هاي وارد شده به درون سلول ها قادر است به نحو تصادفي در DNAي كروموزوم ها ادغام شود، اين ادغام درحالي كه مي تواند بي ضرر باشد، اما در برخي موارد (نقض غرض شده ) و مي تواند نتايج وخيمي - از جمله ايجاد اختلال در عمل طبيعي ژن هاي بازدارنده تومور و در نتيجه ايجاد سرطان - در پي داشته باشد. پيش بيني مي شود، در سال هاي آينده براي اين مشكلات نيز راه حل هاي اساسي پيدا شود. دستكاري هاي ژنتيكي مي تواند در سلول جسمي يا سوماتيك، سلول جنسي و موارد ديگر انجام يابد.

•ژن درماني سلول جسمي

اين نوع از ژن درماني، به لحاظ نظري، همه سلول ها، به استثناي سلول هاي جنسي را شامل مي شود و طبيعتاً به نسل هاي بعد انتقال نمي يابد. اين شيوه، به رغم مشكلات متعدد، در زمينه بيماري هاي ارثي تك ژني، تاكنون موفقيت هاي قابل توجهي در برداشته است و پيش بيني مي شود كه بسياري از محدوديت هاي فعلي آن در چند سال آينده مرتفع خواهد شد. اين روش، بسته به نوع ژن و الگوي توارثي بر تغيير و تصحيح ژن غيرطبيعي با روش جهش زايي هدفدار در مكان خاص (Correction therapy) و جايگزيني يك ژن غيرطبيعي با همتاي طبيعي آن (replacement therapy)جهت درمان فرد مبتلا استوار است. ژن درمانگر گسيل شده به سلول هدف مي تواند به راه هاي مختلف - مانند جبران عملكرد ژن جهش يافته، تكميل عملكرد ناقص ژن جهش يافته، يا ايجاد اختلال در بيان ژن جهش يافته- ايفاي نقش كند. اصلاح ناهنجاري توسط دستكاري در سلول سوماتيك، در عمل تنها برخي از سلول ها به ويژه آنهايي را كه نقص ژني به طور عمده در آنها مشهود است (مانند گلبول هاي قرمز براي كم خوني داسي شكل يا سلول هاي كبدي براي فنيل كيتونوري) مورد دستكاري و تغيير قرار مي دهد.
بنابراين، در اين شيوه تنها يك سلول يا گروهي از سلول ها در يك فرد يا ارگانيسم منفرد مورد دستكاري قرار گرفته و هر تغييري در ژنوتيپ، در سلول يا جمعيت سلولي ويژه اي در فرد گيرنده مشاهده مي شود. استفاده از اين شيوه درمان براي فرد بيماري كه از يك اختلال ژنتيكي جدي رنج مي برد به شرط ارزيابي دقيق خطرات بالقوه اي كه احتمالاً او را تهديد مي كند و استفاده دقيق و صحيح از معيارهاي علمي حاكم بر هر كار تجربي پزشكي جديد، از نظر اخلاقي و حقوقي مورد قبول است. زيرا اين روش اساساً همان پيوند اندام است و با اعمالي مانند پيوند قلب و مغز استخوان تفاوت - ماهيتي- ندارد. در واقع، پيوند سلول ها، بافت ها و اندام ها به عنوان شكلي از ژن درماني به حساب مي آيند، زيرا سلول هايي كه از فرد دهنده به فرد گيرنده (مبتلا) داده مي شود، براساس ژنوم دهنده، در فرد گيرنده به طور طبيعي به كار خود ادامه مي دهند. مراحل كلي و معمول اين روش - براي برخي از سلول ها- بر برداشت سلول ها از بدن فرد مبتلا، رشد و دستكاري ژني آنها در محيط و شرايط مناسب inتvitro قرار دادن دوباره سلول هاي دستكاري شده در بافت اوليه فرد مبتلا استوار است. چنانچه انتظار مي رود بافت ها و سلول هاي مختلف، براي ژن درماني محدوديت ها و مزاياي متفاوتي دارند. به طور نمونه سلول هاي مغز استخوان و پوست كه به خوبي در محيط كشت ابقا مي شوند، از مناسب ترين سلول ها به شمار مي روند. البته روي سلول هاي مغز استخوان به دليل آنكه شامل جمعيت سلولي نامتجانسي هستند و اكثر آنها مسئوليت دارند كه به دنبال فرآيند تمايز، موجب پيدايش سلول هاي اريتروسيت، لنفوسيت و مانند آن شوند، به مراتب مطالعات بيشتري صورت گرفته است. كمتر از يك درصد سلول هاي هسته دار مغز استخوان، سلول هاي اجدادي تمايز نيافته اي به نام سلول هاي پايه اي هستند كه به عنوان هدف اوليه براي مولكول DNA ي درمانگر به حساب مي آيند و از آنجا كه تعداد اين سلول ها اندك بوده و به آساني قابل تشخيص نيستند، جهت وارد كردن ژن درمانگر، سيستمي با كارايي بالا مورد نياز است.

•مخاطرات بالقوه ژن درماني سلول جسمي

ژن درماني سلول جسمي به رغم همه فوايدي كه دارد، متضمن خطرات بالقوه فراواني نيز هست كه برخي مانند ايجاد سرطان، آسيب به ديگر ژن هاي موجود در سلول هدف و تغيير احتمالي سلول جنسي، داراي اهميت عملي زيادي هستند. البته، شناسايي دقيق مشكلات و رفع آنها نيازمند آگاهي هاي سلولي و مولكولي ژرفتري از زيست شناسي انسان است كه انتظار مي رود در پژوهش هاي آينده به دست آيد. از اين رو، ژن درماني سلول سوماتيك نيز بايد با رعايت تمام جنبه هاي ايمني صورت پذيرد. به طور مثال در كاربردهاي اين روش، با آنكه عمليات اجرايي به نحوي طراحي مي شود كه از انتقال ژن معيوب به سلول هاي جنسي جلوگيري به عمل آيد، اما درگير شدن اين سلول ها در اثر مسامحه كاري، غيرممكن نيست. چنين خطراتي البته به ژن درماني محدود نمي شود و از جمله در پرتو درماني و شيمي درماني سرطان نيز چنين رخدادهايي امكان پذير است. ژن درماني سلول جسمي با مشكلات متعددي مواجه است كه استفاده جاري از آن را محدود كرده است. اين تنگنا ها به ويژه در انتقال ژن هاي غول پيكر مانند بيماري ديستروفي ماهيچه اي دوشن و نوروفيبر وماتوز بيشتر به چشم مي خورد.
چگونگي انتقال ژن درمانگر به سلول هاي مناسب هدف، بازدهي ناقلي، نحوه انتخاب سلول ها و شرايطي كه بايد دارا باشند و نيز ساختار پلي نوكلئوتيدي ژنوم هدف، ازجمله نكات بسيار مهمي است كه در فرآيند ژن درماني و كارايي انتقال ژن از اهميت خاصي برخوردار است. ژن درماني نيازمند حضور و تامين شرايط خاص از سوي سلول هاي هدف است و از جمله لازم است كه سلول هاي صلاحيتدار در نظر گرفته شده و انتخاب شود. بدين منظور در رايج ترين روش كنوني ژن درماني، ابتدا بايد سلول هاي هدف را از بدن موجود جدا كرد و در محيط آزمايشگاه به كار گرفت. اين سلول ها، بايستي ويژگي هاي متعددي داشته باشند، ازجمله:
1- جداسازي آنها راحت باشد.
2- به راحتي در محيط كشت قادر به رشد باشند، وضعيت تكثير و همانندسازي سلول ها در زمان انتقال ژن درمانگر بسيار مهم است.
3- نسبت به اثرات نامطلوب ناشي از دستكاري هاي ژنتيكي، پايداري نشان داده و داراي قدرت تحمل زيستي باشند.
4- پس از دستكاري ژنتيكي، بتوان آنها را به راحتي به محيط طبيعي بدن، رجعت داد.
5- پس از بازگرداندن به محيط بدن، بتوانند براي ماه ها يا ترجيحاً تمام عمر موجود، به طور فعال به وظايف خود ادامه داده و عمري طولاني داشته باشند. سلول هايي مانند فيبروبلاست ها و مغز استخوان در مجموع، به خوبي واجد شرايط بالا هستند درحالي كه سلول هاي عصبي مغز، فاقد اين شرايط هستند. بيان يك ژن درمانگر معين، تا حدي به محلي كه در ژنوم ميزبان وارد شده است نيز بستگي دارد. زيرا در اماكن مختلف ژنوم هم ميزان بيان ژن، متفاوت است و هم اينكه در كلون هاي مختلف سلولي درجه پايداري بسيار متفاوتي را نشان مي دهند. همچنين در برخي موارد، سلولي كه ژن به طور طبيعي در آن فعاليت مي كند- مانند بيماري تالاسمي كه درمان توسط سلول هاي استخوان صورت مي گيرد- مي تواند به عنوان سلول هدفدار به كار رود. نورون ها و ديگر سلول هاي هدف كه به طور طبيعي در افراد بالغ تقسيم نمي شدند، مشكل ديگري در انتقال ژن به حساب مي آيند، زيرا برخي از ناقلين انتقال، تنها توسط سلول هاي در حال تقسيم برداشت مي شود.

به قلم: دكتر محمدرضا نوري

منبع : روزنامه شرق