در مقالۀ منتشرشده در Science Translational Medicine، محققان در Fred Hutchinson Cancer Research Center از CRISPR-Cas9 برای ویرایش سلول‌های بنیادی خونی طولانی عمر برای تغییردادن علائم بالینی مشاهده شده در اختلالات خونی مختلف از جمله بیماری داسی شکل و تالاسمی بتا استفاده کردند.
این اولین باری است که دانشمندان به‌طور خاصی آرایش ژنتیکی زیرمجموعه‌ای از سلول‌های بنیادی خونی بالغ تخصص‌یافته را که منشا کلیه سلول‌های خونی و سیستم ایمنی بدن می‌باشند را ویرایش کردند.
مطالعه‌ی اثبات اصل نشان می‌دهد که اصلاح موثر سلول‌های بنیادی هدف می‌تواند هزینهی درمان از طریق ویرایش ژن را در اختلالات خونی و سایر بیماری‌ها و همچنین ریسک اثرات ناخواسته را که می‌تواند با روش‌های کمتر متمایزکننده رخ دهد را کاهش دهد.
با نشان دادن چگونگی ویرایش موثر گروه سلولی انتخاب‌شده برای یک نوع بیماری، محققان امیدوارند که از همان روش برای بیماری‌هایی مانند HIV و برخی سرطان‌ها استفاده کنند. هدف قرار دادن این بخش از سلول‌های بنیادی می‌تواند به‌طور بالقوه به میلیون‌ها فرد مبتلا به بیماری خونی کمک کند.
برای این مطالعه‌ی پیش‌بالینی که انتظار می‌رود منجر به کارآزمایی‌های انسانی شود، محققان ژن مرتبط با بیماری داسی شکل و تالاسمی بتا را که ناشی از نقص ژنتیکی در نحوه ساخت هموگلوبین هستند، انتخاب کردند. مطالعات دیگری نشان دادند که با فعال کردن مجدد نوعی از هموگلوبین که در طی رشد جنینی عمل می‌کند، علائم برعکس می‌شوند، اما این نوع از هموگلوبین در روزهای اول تولد غیرفعال می‌شود.
محققان Fred Hutch برای خارج کردن قطعه‌ای از کد ژنتیکی که به‌طور معمول پروتئین‌های هموگلوبین جنینی را غیرفعال می‌کند، از ویرایش ژن CRISPR-Cas9 استفاده کردند. برش این DNA کنترل با CRISPR گلبول‌های قرمز خون را قادر می‌سازد تا به‌طور مداوم سطح بالایی از هموگلوبین جنینی را تولید کنند.
ویرایش توسط سلول‌های هدفمند با موفقیت انجام شد: ۷۸ درصد قبل از تزریق در ظروف آزمایشگاهی ویرایش شدند. بعد از تزریق، سلول‌های ویرایش‌شده مستقر شدند، تکثیر یافتند و سلول‌های خونی را تولید کردند که ۳۰ درصدشان ویرایش شده بودند. این منجر به تولید حدود ۲۰ درصد گلبول قرمز با هموگلوبین جنینی شد. این نوع هموگلوبین علائم بیماری داسی شکل و تالاسمی بتا را از بین می‌برد.
نه تنها محققان قادر به ویرایش موثر سلول‌ها شدند، بلکه نشان دادند که سطح بالایی از پیوند را به‌طور موثری انجام دادند و این آن‌ها را امیدوار کرد که می‌توانند این را به درمانی موثر برای مردم تبدیل کنند. ۲۰ درصد گلبول قرمز حاوی هموگلوبین جنینی -چیزی که محققان در این روش دیدند- نزدیک به سطح کافی برای از بین بردن علائم بیماری داسی شکل است.
همچنین، دانشمندان بر این باورند که انجام اصلاحات ژنتیکی روی مجموعه‌ی کوچک‌تری از سلول‌های مورد نیاز برای مزایای درمانی باعث کاهش نگرانی درمورد ایمنی و ریسک بروز اثرات غیرهدف می‌شود.
از آنجایی که تکنولوژی کریسپر (CRISPR) هنوز در مراحل اولیه توسعه است، نشان دادن ایمن بودن این روش مهم بود. محققان هیچ موتاسیون غیرهدف مضر در سلول‌های ویرایش‌شده نیافتند و در حال حاضر پیگیر مطالعات طولانی‌مدت برای تایید فقدان هرگونه اثر ناخواسته هستند.
این اولین مطالعه‌ای بود که به‌طور اختصاصی تعداد کمی از سلول‌های خونی ویرایش شد. این تیم تحقیقاتی این گروه منتخب را به عنوان سلول‌های CD90 مشخص کرد و به عنوان مارکری پروتئینی که آن‌ها را از سایر سلول‌های بنیادی خون متمایز می‌کند، نام‌گذاری کرد.
خاصیت خودتجدیدپذیری این مجموعه از سلول‌های بنیادی، آن‌ها را به کاندیدی بالقوه و قدرتمند برای ژن درمانی تبدیل کرده است، زیرا می‌توانند تولید طولانی‌مدت این سلول‌های خونی اصلاح‌شده از نظر ژنتیکی را فراهم کنند و بنابراین می‌توانند بیماری را برای تمام عمر درمان کنند. از آنجا که فقط ۵ درصد کل سلول‌های بنیادی خون را تشکیل می‌دهند، هدف قرار دادن آن‌ها با دستگاه‌های ویرایش ژنی به ذخایر کمتر و به‌طور بالقوه به هزینهی کمتری نیاز خواهد داشت.
