داروهای اصلاح ژن با سرعت باور نکردنی از آزمایشگاه به مرحله درمان وارد می‌شوند.

• این مطلب از سایت اکونومیست توسط فاضل احمدزاده ترجمه شده و در سایت اکونومیست فارسی ارائه می شود.

اگرچه این درمان‌ها بسیار امیدوارکننده هستند، اما هنوز موانع تکنولوژیکی و اقتصادی وجود دارد که باید برطرف شوند.

در یک روز پاییزی سال ۲۰۲۰ بود که پاتریک داهِرتی داشت با سگش در کوه‌های شیب‌دار شهرستان دانگل ایرلند قدم می‌زد. او در مسیر حرکت متوجه شد که برخلاف همیشه، دچار تنگی نفس شده است. تشخیص پزشکان بیماری نادری به نام آمیلوئیدوز بود که در آن پروتئین خاصی به نام آمیلوئید در بدن تجمع پیدا می‌کند و باعث آسیب به اندام‌ها می‌شود. متأسفانه، این بیماری به مرور زمان باعث درد شدید و در نهایت مرگ بیمار خواهد شد. آقای دوهرتی با یک بیماری سخت دست و پنجه نرم می‌کرد اما خوشبختانه توانست در یک آزمایش دارویی جدید شرکت کند. پس از تنها یک تزریق ، بیماری او به طور کامل بهبود یافت. حالا او به زندگی عادی خود برگشته و هر هفته از کوه‌های کانتی دانگل لذت می‌برد.

با بهره‌گیری از تکنولوژی پیشرفته ویرایش ژن به نام کریسپر-کاس۹، پزشکان موفق به اصلاح ساختار ژنتیکی آقای داهری شدند. این فناوری که در مدت کوتاهی از آزمایشگاه به محیط بالینی انتقال یافته است، پیش‌تر نیز در بهبود بینایی بیماران مبتلا به کوری ارثی به کار رفته بود. این داروها نشان داده‌اند که توانایی درمان بیماری سلول داسی شکل و بازگرداندن شنوایی به موش‌های ناشنوا را دارند. انتظار می‌رود که این دسته از داروها در سال آینده با سرعت بیشتری توسعه پیدا کنند و برای درمان بیماری‌های قلبی و سرطان مورد استفاده قرار گیرند. همزمان، ابزارهای ویرایش ژن پیشرفته‌تری نیز در حال آزمایش هستند.

CRISPR-Cas9 ابزاری است که مانند قیچی عمل می‌کند و می‌تواند DNA را در نقطه دلخواه برش دهد. یک قطعه RNA به این ابزار متصل است و آن را به جایگاه مشخصی از DNA هدایت می‌کند تا آنزیم برش‌زننده دقیقاً در همان نقطه عمل کند. زمانی که DNA شکافته می‌شود، سلول برای ترمیم خود به فعالیت می‌پردازد. داروهای ویرایش ژن با بهره‌گیری از این فرآیند طبیعی، قسمت آسیب‌دیده‌ی کد ژنتیکی را شناسایی کرده و آن را با یک بخش صحیح جایگزین می‌کنند.

پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در حوزه نوآوری رخ داده است. فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas9 که در سال 2012 کشف شد، به سرعت در صنعت زیست‌فناوری مورد استفاده قرار گرفت و شرکت ای‌جِنِسیس در مدت کوتاهی توانست با استفاده از آن، جنین خوک را به گونه‌ای تغییر دهد که اندام‌های آن برای پیوند به انسان مناسب‌تر شود. در سال ۲۰۱۶، گامی مهم در مبارزه با سرطان برداشته شد. دانشمندان توانستند مجوز آزمایش درمانی جدیدی را بگیرند که از تکنولوژی کریسپر-کاس۹ استفاده می‌کرد. در این روش، سلول‌های ایمنی از بدن بیمار خارج شده، با استفاده از کریسپر-کاس۹ تقویت شده و سپس دوباره به بدن بازگردانده می‌شدند تا با سرطان مبارزه کنند.

در سال بعد، دو شرکت دارویی برجسته، یکی از آمریکا و دیگری از سوئیس، همکاری کردند تا با استفاده از فناوری پیشرفته، دارویی برای درمان دو بیماری خونی نادر و خطرناک به نام‌های سلول داسی شکل و بتا تالاسمی تولید کنند. این دارو CTX001 نام دارد. دلیل بروز هر دو بیماری این است که تغییرات ژنتیکی در روند ساخت هموگلوبین، پروتئین حیاتی برای انتقال اکسیژن توسط گلبول‌های قرمز خون، رخ داده است.

داروی CTX001 که اکنون با نام تجاری Casgevy شناخته می‌شود، در ماه نوامبر سال ۲۰۲۳ به عنوان یک درمان یک‌باره وارد بازار دارویی شد. قیمت بسیار بالای این دارو که ۲.۲ میلیون دلار است، توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. در این روش درمانی، سلول‌های بنیادی خون بیمار گرفته شده و در آزمایشگاه، یک ژن در آن‌ها دستکاری می‌شود تا نوعی هموگلوبین که تنها در دوران جنینی تولید می‌شود، دوباره ساخته شود. سپس این سلول‌های اصلاح‌شده به بدن بیمار بازگردانده می‌شوند. بیمار پس از انجام درمان، قادر می‌شود تعداد کافی گلبول قرمز سالم تولید کند که منجر به کاهش علائم اختلالات خونی می‌شود.

CRISPR-Cas9 تکنولوژی پیشرفته‌ای است، اما مانند هر فناوری دیگری، دارای محدودیت‌هایی است. یکی از این مشکلات، امکان ایجاد برش‌های اشتباه در DNA بیمار به دلیل عدم دقت مولکول راهنمای RNA است. این ابزار با شکستن هر دو رشته DNA، امکان بروز خطا در فرایند ترمیم را افزایش می‌دهد. این خطاها شامل اضافه شدن یا حذف اشتباه اطلاعات ژنتیکی هستند که می‌توانند منجر به بیماری‌هایی مانند سرطان یا اختلال در عملکرد طبیعی سلول شوند.

به منظور کاهش خطرات احتمالی، فناوری در حال بهبود است. یکی از این روش‌ها استفاده از آنزیم‌های نیکاز CRISPR-Cas9 است که برخلاف نسخه اصلی، تنها یک رشته از DNA را برش می‌دهند. از آنجایی که برای ایجاد تغییر ژنتیکی به دو برش نیاز است، استفاده از این آنزیم‌ها به صورت جفت احتمال ایجاد تغییرات ناخواسته را کاهش می‌دهد. دو آنزیم برش مورد استفاده در ویرایش ژن، به ندرت به محل اشتباهی از DNA متصل می‌شوند. علاوه بر این، روش دیگری به نام "ویرایش پایه" امکان تغییر یک حرف از توالی DNA را بدون نیاز به برش فراهم می‌کند.

برخی از تکنیک‌های جدید ویرایش ژن در حال حاضر در محیط‌های بالینی مورد آزمایش قرار می‌گیرند. به‌عنوان مثال، در سال ۲۰۲۲، یک بیمار مبتلا به بیماری ارثی کلسترول بالا، تحت درمان آزمایشی با روش ویرایش پایه قرار گرفت. این بیماری که به صورت ژنتیکی منتقل می‌شود، باعث افزایش سطح کلسترول بد خون می‌شود. دارو VERVE-101 که توسط شرکت Verve Therapeutics ساخته شده است، با تغییر یک حرف از A به G در ساختار ژنتیکی کبد، ژن PCSK9 را غیرفعال می‌کند که این ژن در کنترل سطح کلسترول خون نقش دارد.

شرکت بیم تراپوتیکس مستقر در کمبریج ماساچوست با استفاده از یک روش پیشرفته به نام ویرایش پایه در حال تولید درمان‌هایی برای بیماری‌های مختلف است. این شرکت توانسته است با تغییر چهار حرف از DNA در سلول‌های ایمنی، آن‌ها را برای مبارزه با سرطان خون تقویت کند. همچنین، آن‌ها در حال توسعه محصولی مشابه داروی کاسجوی هستند. شرکت مدعی است که داروی ویرایش پایه آنها در مقایسه با فناوری کریسپر-کاس۹ توانایی بیشتری در افزایش سطح هموگلوبین دارد. نتایج اولیه آزمایش‌های بالینی این دارو برای بیماران در نیمه دوم سال جاری منتشر خواهد شد.

در حوزه تحقیقات پزشکی، روش جدیدی به نام "ویرایش اولیه" در حال ظهور است. این روش با ترکیب آنزیم Cas9 اصلاح‌شده و یک مولکول RNA خاص، قادر است به طور دقیق به بخش مورد نظر DNA رفته و آن را مطابق با الگوی از پیش تعیین‌شده تغییر دهد. در کنار پروتئین کریسپر، آنزیمی به نام رونویست معکوس وجود دارد که وظیفه آن تبدیل اطلاعات ژنتیکی از RNA به DNA است. این آنزیم در محل برش ایجاد شده توسط پروتئین کریسپر، یک توالی DNA دقیق را می‌سازد که منجر به ویرایش ژن می‌شود.

باورنکردنی است که تنها چهار سال و نیم از ارائه مقاله علمی درباره فناوری ویرایش اصلی توسط آزمایشگاه دیوید لیو، دانشمند دانشگاه هاروارد، گذشته و اکنون اولین آزمایش انسانی این فناوری مجوز گرفته است. این خبر را خود او در ماه آوریل در ایکس منتشر کرد. یک شرکت دارویی به نام پرایم مدیسین در ماساچوست در حال تحقیق بر روی دارویی است که امیدوار است بتواند بیماری گرانولوماتوز مزمن را درمان کند. این بیماری نادر و خطرناک باعث ضعف سیستم ایمنی بدن در مقابله با عفونت‌ها می‌شود.

با استفاده از روش ویرایش اولیه، دانشمندان قادر خواهند بود قطعات بزرگی از دی‌ان‌ای را تغییر دهند. این پیشرفت می‌تواند برای درمان بیماری‌هایی مانند هانتینگتون که ناشی از نقص‌های گسترده در ژنوم هستند، بسیار مفید باشد. علاوه بر این، این تکنیک می‌تواند به کاهش هزینه‌های بالای درمان بیماری‌های نادر کمک کند. برخلاف روش‌های سنتی که تنها یک جهش ژنتیکی خاص را هدف قرار می‌دهند، این تکنولوژی جدید قادر است با یک روش درمانی، انواع مختلف جهش‌های ژنتیکی را اصلاح کند. این فناوری به دلیل انعطاف‌پذیری بالا، پتانسیل تصحیح تقریباً ۹۰ درصد از تغییرات ژنتیکی مرتبط با بیماری‌ها را دارد.

پیشرفت‌های اخیر در حوزه ویرایش ژن همچنان ادامه دارد. یکی از این پیشرفت‌ها، روش جدیدی به نام "RNA پل‌زن" است که در مجله نیچر منتشر شده است. این روش از نوع خاصی از RNA استفاده می‌کند که قادر است دو نقطه مشخص در DNA را شناسایی کند: نقطه‌ای که قرار است تغییر در آن ایجاد شود و ژنی که باید جایگزین شود. این تکنیک پیشرفته به دانشمندان اجازه می‌دهد تا قطعات بزرگی از ماده ژنتیکی را به دلخواه اضافه، حذف یا تغییر دهند.

تمام این تکنولوژی‌های جدید در آینده با مشکلات فنی و ایمنی روبرو خواهند بود. یکی از بزرگترین چالش‌ها این است که چگونه داروها را به طور دقیق به قسمت مورد نظر بدن برسانیم. رساندن دارو به سلول‌های خونی، سلول‌های سرطانی، شبکیه و کبد نسبتاً ساده است، اما رساندن دارو به مغز و ریه بسیار پیچیده‌تر است. یکی از راهکارهایی که برای حل مشکل انتقال دارو ارائه شده، استفاده از کپسید است. این ذره بسیار کوچک که توسط شرکت آئرا تراپوتیکس در ماساچوست طراحی شده، دارای پوششی از پروتئین‌های انسانی است. به همین دلیل، می‌تواند بدون ایجاد واکنش شدید سیستم ایمنی، دارو را به بافت‌های مورد نظر منتقل کند.

اگرچه پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه داروهای ژنومی حاصل شده است، اما هزینه بسیار بالای این داروها چالش اصلی محسوب می‌شود. به عنوان نمونه، داروی هموژنیکس برای درمان هموفیلی B قیمتی نجومی دارد که حدود 3.5 میلیون دلار است و نسبت به کسجوی یک میلیون دلار گران‌تر می‌باشد. شرکت‌های دارویی بر این باورند که می‌توانند قیمت‌های بالایی برای داروهای خود تعیین کنند، زیرا علاوه بر هزینه‌های سنگین تحقیق و تولید، این داروها به بیماران وعده بهبودی طولانی‌مدت می‌دهند، گرچه دوام اثربخشی این داروها هنوز مورد تردید است.

دلایل منطقی وجود دارد که نشان می‌دهد هزینه‌های بالای فعلی ویرایش ژن ممکن است در آینده کاهش یابد. یکی از راهکارها، تمرکز بر بیماری‌های شایع مانند بیماری قلبی است که تعداد بیماران بیشتری را شامل می‌شود. همچنین، برخی معتقدند که این فناوری به سمت یک ساختار پایه پیش خواهد رفت که بتوان با تغییرات جزئی، آن را برای درمان‌های مختلف به کار برد. این تکنولوژی می‌تواند نیاز به انجام آزمایش‌های بالینی گسترده برای هر داروی جدید را کاهش دهد. اما تا آن زمان، شرکت‌های دارویی به دلیل شرایط اقتصادی بازار تحت فشار هستند و ممکن است مجبور شوند برخی از داروهای امیدوارکننده را کنار بگذارند. با این حال، با توجه به پیشرفت سریع فناوری ویرایش ژن، به نظر می‌رسد که این داروهای جدید در نهایت بر مشکلات خود غلبه کرده و به بازار خواهند آمد.