دانشمندان برای اولین بار با موفقیت ژن‌های رویان انسانی را به منظور ترمیم جهشی معمول و خطرناک ویرایش کرده و رویان‌های به ظاهر سالمی به وجود آورده‌اند. خبر این دستاورد بزرگ چهارشنبه‌ی این هفته منتشر شد.
این تحقیق با این که تا استفاده‌های بالینی فاضله‌ی زیادی دارد گامی بلند برای جنبه‌های ویرایش ژنی به منظور درمان طیفی ار عوارض ارثی در نوزادان است. با این حال این دستاورد نمونه‌‍ای از مهندسی ژنتیک انسان می‌باشد که زمانی درباره‌ی آن ترس وجود داشت و حتماً این بار نیز نگرانی‌های اخلاقی را برای احتمال به وجود آمدن نوزادانی با برخی ویژگی‌ها مثل با هوش بیشتر و قدرت بدنی بالاتر ایجاد خواهد کرد.
دانشمندان از زمان‌هایی قبل‌تر درباره‌ی نتایج پزشکی تغییرات ارثی روی DNA انسان هراس داشتند و برایشان قابل‌پیش‌بینی نبود که چه اتفاقی خواهد افتاد. پیامدهای فرهنگی این کار شاید زیاد خوشایند نباشد: برخی متخصصان هشدار داده بودند که مهندسی ژنتیک تنظیم‌نشده شاید به گونه‌های جدیدی از از اصلاح نژاد انسان بیانجامد که در آن شاید مردم برای داشتن فرزندی با ویژگی‌های بهتر هزینه بپردازند حتی مانند آن‌هایی که معلولیت دارند از ارزش‌شان کم شود.
این تحقیق منتشر شده در ژورنال Nature فقط چند ماه پس از دستورالعمل‌های پیشنهادی کمیته‌ی ملی علمی برای تغییر رویان‌ها ظهور کرده که ممنوعیت‌ها را تا حدودی رفع نموده ولی استفاده از این تکنیک را فقط منوط به رفع مشکلات پزشکی وخیم کرده است.
ریچارد هینز (Richard Hynes)، محقق سرطان در مؤسسه‌ی تکنولوژی ماساچوست (MIT) که در رهبری کمیته‌ی فوق نقش داشته بیان می‌دارد:
ما همیشه در گذشته می‌گفتیم که ویرایش ژنی نباید انجام گیرد؛ بیشتر به این خاطر که نمی‌توانستیم آن را بی‌خطر انجام دهیم. این حقیقت هنوز هم وجود دارد ولی به نظر می‌آید در آینده به انجام بی‌خطر این کار نزدیک خواهیم شد. واقعه‌ی اخیر دستاوردی بزرگ در این راستاست. چیزی که گزارش ما اعلام داشته این است که این موانع تکنیکی برداشته شده و مشکلات اجتماعی است که باید در نظر گرفته شود و بحث‌وگفتگوهایی است که باید انجام گیرد. اکنون وقت این کار می‌باشد.
دانشمندان در دانشگاه سلامت و علم اورگن با همکارانی از کالیفرنیا، چین و کره‌ی جنوبی گزارش کرده‌اند که چندین رویان را با جهشی که موجب عارضه‌ی قلبی شایعی می‌شود مورد ویرایش ژنی قرار داده‌اند. این مشکل قلبی به مرگ ناگهانی می‌انجامد. اگر رویان‌هایی که جهش در آن‌ها ترمیم شده به نوزاد تبدیل شوند، نه تنها خودشان بیمار نمی‌شوند بلکه بیماری را به نسل بعد از خود هم انتقال نخواهند داد.
این محققان بر دو مشکل مهم در بی‌خطری این تکنیک فائق آمده‌اند:
- آن‌ها رویان‌هایی ساخته‌اند که در همه‌ی سلول‌هایشان (نه فقط برخی) بدون جهش اند
- و از درست کردن جهش‌های اضافی به دور می‌باشند.
کمی شبیه قدمی کوچک برای انسان‌هاست ولی گامی بلند در راه انسانیت!
این نظر جنیفر دودناست؛ زن دانشمندی که سند تکنیک ویرایش ژنی CRISPR-Cas9 را به نوعی به نام خود زده است.
ویرایش ژنی در رویان‌ها
دانشمندان از دو روش برای حذف یک جهش خطرناک استفاده کرده‌اند:
- در اولی “قیچی‌ها”ی ژنتیکی داخل سلول تخم قرار گرفتند. در برخی از این تخم‌ها جهش ترمیم یافت اما این اتفاق در همه‌ی آن‌ها رخ نداد.
- روش دوم بهتر عمل کرد: با تزریق “قیچی‌ها” به همراه اسپرم درون تخمک، رویان‌های بیشتری ژن خود را در همه‌ی سلول‌هایشان ترمیم نمودند.
قبل از تست این روش در کارآزمایی‌های بالینی تحقیقات بیشتری لازم است. هم‌اکنون این روش‌ها از نظر قانون فدرال آمریکا غیرمجاز شناخته می‌شود ولی تکنیک اخیر در حذف جهش‌ها بی‌خطر ظاهر شده و شاید به خانواده‌هایی که در حسرت کودک سالم مانده‌اند کمک نماید.
به طور بالقوه، این روش می‌تواند برای برطرف نمودن بیش از ۱۰,۰۰۰ عارضه‌ی ژنتیکی ارثی به کار رود. محققان و متخصصان بر این باورند که سرطان‌های پستان و تخمدانِ مرتبط با جهش BRCA به مانند بیماری‌هایی مثل هانتینگتون، تای-ساکس، بتا تالاسمی و حتی آنمی سلول داسی‌شکل، سیستیک فیبروزیس و برخی از موارد نوظهور آلزایمر می‌توانند جزو اهداف درمانی این روش باشند. می‌توان تصور کرد که در آینده تقاضا افزایش خواهد یافت. شاید هنوز کم باشد ولی برای چنین بیمارانی بسیار حیاتی است.
محققان همچنین با اکتشافی غیرمنتظره نیز روبه‌رو شدند: راهی ناشناخته از قبل که از طریق آن رویان خودش را ترمیم می‌کند.
در بقیه‌ی سلول‌های بدن، پروسه‌ی ویرایش توسط ژن‌هایی انجام می‌گیرد که از الگوهای DNA رونویسی می‌کنند. در این رویان‌ها، ژن جهش‌یافته‌ی سلول اسپرم توسط آن الگو نادیده گرفته شد و به جای آن از توالی سالم DNA در سلول تخم رونویسی کرد.
Shoukhrat Mitalipov، مدیر مرکز سلول رویانی و ژن‌درمانی در دانشگاه سلامت و علم اورگن و نویسنده‌ی ارشد تحقیق:
ما از عدم کارکرد الگویی که استفاده کرده بودیم بسیار شگفت‌زده شدیم. این موضوع بسیار جدید و غیرمعمول بود.
این پژوهش به صورت معناداری تلاش‌های قبلی را بهبود بخشید. در سه دسته از آزمایشات در چین از سال ۲۰۱۵، محققان مدیریت کمی داشتند تا تغییرات مدنظر را در ژن‌های رویانی بگنجانند.
برخی از رویان‌ها سلول‌هایی داشتند که ترمیم نشده بودند (پدیده‌ای که موزائیسم نام دارد و می‌تواند باعث انتقال جهش‌ها شود) درست مانند جهش‌های بدون برنامه که توانایی ایجاد مشکلات سلامتی را دارند.
در فوریه، کمیته‌ای پزشکی و مهندسی از آکادمی ملی علوم بر تغییر دادن رویان‌ها صحه گذاشتند اما فقط برای تصحیح جهش‌هایی که موجب “عارضه یا بیماری جدی” شوند و “جایگزین‌های مستدلی” برای درمان آن وجود نداشته باشد.
Sheldon Krimsky، زیست‌شناسی از دانشگاه Tufts می‌گوید:
عمده‌ترین عدم قطعیت ما در تکنیک جدید این بود که آیا جایگزین‌های بهتری برای ویرایش ژنی وجود دارد یا نه.
همانطور که خود محققان به این نکته اذعان دارند، بسیاری از زوج‌ها با استفاده غربالگری رویان‌ها برای تشخیص ژنتیکی پیش از کاشت فقط به رویان‌های سالم اجازه‌ی کاشت می‌دهند. برای این والدین، ویرایش ژن می‌تواند به ترمیم جهش رویان‌ها کمک کند تا رویان‌های عاری از بیماری بیشتری برای کاشت در دسترس باشند.
Hank Greely، مدیر مرکز قانون و علوم زیستی در استنفورد، می‌گوید که درست کردن رویان‌های ناقصِ کمتر، هزینه‌ها را نیز در کلینیک‌های باروری کاهش می‌دهد؛ عامل هزینه‌ها یکی از موانع در برابر زوج‌هاست.
مشکل بزرگ‌تر که با عنوان مهندسی ژرم‌لاین شناخته می‌شود به تغییرات ایجاد شده در رویان برای به ارث رسیدن آن‌ها گفته می‌شود. اکنون بیشتر دعوا روی نظریه‌هاست. گنگره در نظر گرفتن کارآزمایی‌های بالینی شامل مهندسی ژرم‌لاین را برای سازمان غذا و دارو ممنوع نموده. مؤسسه‌ی ملی سلامت آمریکا نیز از پایه‌گذاری تحقیقات ویرایش ژنی روی رویان‌ها انسانی منع شده است. (مطالعه‌ی اخیری که این همه سر و صدا کرده توسط دانشگاه سلامت و علم اورگن، مؤسسه‌ی علوم پایه‌ای در کره‌ی جنوبی و چندین نهاد دیگر بنیان‌گذاری شده است).
نویسندگان تحقیق امیدوارند بار دیگر روش‌ها بهینه شده و با جهش‌های دیگر مطالعه گردد و مسئولان ایالات متحده یا کشوری دیگر اجازه‌ی انجام کارآزمایی‌های بالینی را بدهند.
Dr. Mitalipov خودش در این زمینه دستی دارد و پیش‌قدم‌تر از بقیه است؛ از این باب که او قبلاً رهبری تحقیقی را برعهده داشت که طی آن نوزادی با ۳ والد متولد شد. ماده‌ی ژنتیک موجود در میتوکندری این نوزاد از فرد دیگری گرفته شده بود. البته همان آزمایش هم در خاک مکزیک انجام شد و آمریکا هنوز زیر بار این موضوع نرفته است. F.D.A. کارآزمایی‌های این روش را نپذیرفته ولی شاید بریتانیا در این زمینه پیش‌قدم شود.
مقاله‌ی مرتبط: تولد اولین نوزاد با ۳ والد!
بهتر است کمی هم راجع به خود این بیماری صحبت کنیم. کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک نوعی بیماری است که حدوداً یک نفر از هر ۵۰۰ فرد را درگیر می‌کند و می‌تواند موجب نارسایی قلبی ناگهانی، اغلب در ورزشکاران جوان شود.
این بیماری بر اثر جهش در ژنی به نام MYBPC3 به وجود می‌آید. اگر یکی از والدین رونوشت جهش‌یافته را داشته باشد، شانس انتقال آن به کودک ۵۰% است.
گزارش بیشتر درباره‌ی ویرایش ژن
با استفاده از اسپرم مردی با بیماری کاردیومیوپاتی هیپرتروفیک و تخمک‌هایی از ۱۲ زن سالم، محققان سلول‌های تخم منجمدشده ساختند. با تزریق CRISPR-Cas9 که در نقش قیچی ژنتیکی ظاهر می‌شود، توالی DNA جهش‌یافته روی ژن MYBPC3 مذکر خارج شد.
آن‌ها توالی ساختگی و سالمی از DNA را درون تخم منجمدشده قرار دادند و انتظار داشتند ژنوم مرد این توالی را درون قسمت برش‌یافته رونویسی کند. این روشی است که با آن ویرایش ژنی در سلول‌های دیگر و رویان‌های موش کار می‌کند. به جای آن، ژن مذکر توالی سالم را از ژن مؤنث رونویسی کرد. محققان هنوز در چرایی این اتفاق مانده‌اند!
شاید سلول‌های جنسی انسان یا همان گامت‌ها برای ترمیم خودشان تکامل یافته‌اند؛ چون آن‌ها تنها سلول‌هایی هستند که که ژن‌ها را به نسل بعد منتقل می‌کنند و نیازمند محافظتی ویژه اند.
از میان ۵۴ رویان، ۳۶ تا بدون جهش رشد کردند و این اتفاق پیشرفتی معنادار در شرایط طبیعی است که در آن تقریباً نصف‌شان جهش ندارند. ۱۳ رویان دیگر نیز با این که جهش را نداشتند ولی این اتفاق در همه‌ی سلول‌های آن‌ها رخ نداده بود.
محققان بر آن شدند تا این مشکل را با عمل در مراحل اولیه حل کنند؛ تزریق همزمان اسپرم و CRISPR-Cas9 به درون تخمک، به جای منتظر ماندن برای تزریق CRISPR-Cas9 درون تخمکی که قبلاً بارور شده است.
این کار به ۴۲ رویان از مجموع ۵۸ تا (۷۲%) با دو رونوشت بدون جهش در هر سلول منتج شد. همچنین آن‌ها هیچ جهش ناخواسته‌ای را در رویان‌هایی که پس از تقریباً ۳ روز نابود شدند، نیافتند.
این روش کاملِ کامل هم نیست. ۱۶ رویان باقی‌مانده اضافات یا حذفیات ناخواسته‌ای در DNA داشتند. دکتر Mitalipov اعتقاد دارد که با ظریف‌کاری بیشتر حداقل ۹۰% رویان‌ها را می‌توان از جهش عاری ساخت و برای جهش‌های بیماری‌زا در ژن‌های مادری نیز باید همان فرآیند با توالی‌های سالم ژنتیکی پدر که رونویسی شده‌اند، تکرار شود.
با این حال در صورتی که هر دوی والدین دو رونوشت ناقص داشته باشند، این تکنیک جواب نخواهد داد. سپس دانشمندان باید تعیین کنند چگونه یک ژن را برای رونویسی از توالی DNA ساختگی می‌توان آماده کرد.
Alta Charo، زیست‌شناس دانشگاه ویسکانسین که به همراه دکتر هینز کمیته‌ی ملی علمی را رهبری می‌کند گفته که این اکتشافات اخیر همچنین می‌توانند اطلاعات بیشتری درباره‌ی علل ناباروری و سقط جنین در اختیار ما قرار دهند. همچنین او احتمال تشکیل صف‌های طولانی برای فرزندان سفارشی را بسیار کم می‌داند. داشتن رابطه‌ی جنسی هم ارزان‌تر از IVF است و هم لذت‌بخش‌تر! بنابراین تا دلیلی واقعی وجود نداشته باشد، اقدام برای استفاده از ویرایش ژنی فرزندان دور از ذهن می‌باشد.
