ژن درمانی آلرژی (۱)

برخلاف تلاش‌های اولیه ژن‌درمانی که رویی بیماری‌هایی تمرکز داشت که فاقد سایر گزینه‌های درمانی بودند (ماند سرطان و اختلالات ارثی چون سیستیک فیبروزیس)، پیشرفت‌های اخیر روی سایر بیماری‌ها از جمله آسم و آلرژي نیز تمرکز دارد.  ابتلا به بیماری آلرژي مسیرهای هوایی، مانند آسم و رینیت آلرژیک علاوه بر قرار گرفتن در معرض آلرژن‌ها، به وسیله‌ی فاکتورهای متعددی مانند زمینه ژنتیکی برای ابتلا به آتوپی یا هایپرسنسیتیویتی، تعیین می‌شود. با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه درک مکانیسم آلرژی، درمان اصلی آن همچنان از طریق روش‌های کنترل بیماری مانند داروهای گلوکورتیکوئیدی ضد التهاب، برونکودیلاتورها و آنتی‌هیستامین‌ها  است. با وجود اینکه این داروها علایم را کاهش می‌دهند و برای درمان بیشتر بیماران کافی هستند اما علاجی برای بیماران نمی‌باشند. ژن‌ درمانی آلرژي با هدف قرار دادن مراحل مهم ایجاد آلرژي می‌تواند گزینه درمانی نوین و موثری باشد. مزیت ژن‌ درمانی آلرژی، موضعی بودن درمان و پایداری طولانی مدت آن است. برخلاف سیستیک فیبروزیس که یک اختلال تک ژنی مربوط به جهش در ژن CFTR است، بیماری‌های آلرژی مسیر هوایی اختلالات پلی‌ژنیکی هستند که تحت تاثیر محیط می‌باشند که دلالت بر این دارد که هدف گذاری «استعداد ژنتیکی» در بیماران مبتلا به آسم و رینیت آلرژیک غیرواقع‌گرایانه است. با این وجود، هدف گذاری میانجی‌های خاص یا عملکرد سلول‌های مهم در پاتوژنسیته‌ی بیماری، روش درمانی مناسبی خواهد بود. این بخش، توضیح مختصری از تکنیک‌ها و هدف‌های ژنی که در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته‌اند، می‌باشد.

مکانیسم‌های آلرژی مسیرهای هوایی

سلول‌های اختصاصی عرضه کننده‌ی آنتی‌ژن (اغلب سلول‌های دندریتیک) آلرژن‌ها را دریافت کرده و آن‌ها را به گره‌های لنفی می‌برند و در گره‌های لنفی آلرژن‌ها را به   naïve T cell عرضه می‌کنند. این تقابلات از مسیر T_H۲ پیش می‌رود که در آن رونویسی فاکتور GATA-binding پروتئين ۳ (GATA-3)، بیان سایتوکاین‌های متعددی، از جمله IL-4، IL5، IL-9 و IL-13 را تنظیم می‌کند. این سیتوکاین‌ها برای تعویض کلاس ایزوتایپ‌های B-cellها به سنتز IgE (IL-3 و IL-4) و به کارگیری ماست‌سل‌ها (IL-4، IL-9 و IL-13) مهم هستند. در افراد حساس، قرار گرفتن در معرض آلرژن‌ها لینک متقابل IgE روی گیرنده‌های FcεRI در ماست‌سل‌ها و بازوفیل‌ها را القا می‌کند و موجب آزاد شدن هیستامین، لکوترین‌ها، پروستاگلاندین‌ها و سیتوکاین‌ها می‌شود. این مواد نفوذپذیری عروق را افزایش داده و موجب انقباض ماهیچه‌های صاف و تولید موکوس می‌شوند (پاسخ اولیه). کموکاین‌های آزاد شده از ماست‌سل‌ها، همانند سایر سلول‌ها، سبب جذب ماکروفاژ‌ها، ائوزینوفیل‌ها،، سلول‌های T_H۲ و بازوفیل‌ها به مسیرهای هوایی شده و موجب التهاب موضعی می‌شوند (پاسخ ثانویه). غالب‌ترین سلول‌ها در پاسخ ثانویه آلرژی مسیر هوایی، ائوزینوفیل‌ها هستند. ائوزینوفیل‌ها برای بالغ شدن، زنده ماندن، جذب شدن به محل التهاب و فعال شدن نیازمند IL-5،  GM-CSF و ائوتوکسین هستند. این سلول‌ها میانجی‌های پیش التهابی از جمله پروتئين‌ها اساسی، لکوترین‌ها، سایتوکاین‌ها (IL-3، IL-4، IL-13)، پروتئين کاتیونیک ائوزینوفیلی (ECP) و ائوزینوفیل پروکسیداز (EPO) را آزاد می‌کنند و موجب آسی بافتی، التهاب برونشیول‌ها و افزایش حساسیت مسیرهای هوایی می‌شوند. گونه‌های واکنش‌پذیر اکسیژن (ROS) از ائوزینوفیل‌ها یا فاگوسیت‌های تک هسته‌ای موجب التهاب مسیرهای هوایی از طریق القا سایتوکاین‌ها، کموکاین‌ها و ملکول‌های ادهزینِ مسیر NF-κB  و آبشار پروتئين کیناز فعال شده‌ی میتوژن (MAPK) در ماکروفاژها و سلول‌های اپیتلیال می‌شوند. همچنان که التهاب ادامه پیدا می‌کند، با فعالیت IL-13 و همکاری فاکنورهای رشد متعدد، هایپرپلازی سلول‌های جامی و تغییر شکل دیواره مسیر هوایی رخ می‌دهد.

ژن‌درمانی در مسیرهای هوایی فوقانی و تحتانی

پیشرفت‌های صورت گرفته در زمینه‌ ی انتقال ژن به مسیرهای هوایی، مدیون تلاش برای یافتن درمان‌های جدید برای سیستیک فیبروزیس است.  انتقال ژن به شش‌ها می‌تواند از طریق وکتورهای آدنوویروس وابسته به هلپر، وکتورهای AAV، لنتی ویروس‌ها و استفاده از DNA برهنه صورت گیرد. علاوه بر این، پیشرفت‌های تکنولوژی انتقال DNA برای استراتژي‌هایی که هدف آن‌ها مهار بیان ژن است نیز جالب توجه بوده است. همانطور که در ژن‌درمنی سیستیک فیبروزیس توضیح داده شد، بر خلاف سایر اندام‌ها، سیستم تنفسی برای درمان از طریق نبولایزرها دسترسی نسبتاً آسانی دارد ینابراین انتقال وکتورها از نظر تئوری ساده است. با این وجود مشکلات تکنیکی بسیاری، از جمله پایداری وکتورها، توانایی رسیدن به سلول‌های هدف، موثر بودن ترنسفکشن و بیان طولانی مدت ژن آنتقال یافته بدون برانگیختن سیستم ایمنی (آنتی بادی‌های خنثی کننده)، دربرابر وکتورهای ویروسی وجود دارد. برای درمان آلرژي تنفسی مزمن از طریق ژن‌درمانی بیان یا خاموش کردن طولانی مدت ژن، پیش نیاز است.سلول‌های اپیتلیال تنفسی به آررامی تقسیم و متمایز می‌شوند بنابراین کاندید مناسبی برای بیان یا خاموش کردن طولانی مدت ژن هستند. اگرچه سلول‌های التهابی نیز اهداف مهمی هستند و سلول‌های بنیادی که می‌توانند به طور نامحدود تجدید شوند اهداف بسیار مناسبی برا ی بیان طولانی مدت یک ژن هستند.

کنترل بیماری از طریق تکنیک‌های خاموش کردن ژن

استراتژي‌های خاموش کردن ژن براساس RNA که بیان ژن ایجادکننده‌ی بیماری را سرکوب می‌کنند، پتانسیل درمانی مناسبی برای کنترل بیماری آلرژي مسیرهوایی دارند. مسدود کردن یک عملکرد زیستی با هدف گذاری mRNA  موثرتر از هدف گذاری خود پروتئين است، زیرا پروتئين‌های متعددی از هر کپی از ملکول mRNA ساخته می‌شود. مهار پس از رونویسی بیان ژن در سطح mRNA می‌تواند از طریق الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس، DNA کاتالیتیک و RNA مداخله‌گر رخ دهد.
یک نکته‌ی نگران کننده‌ی مهم در استفاده از تکنیک‌های خاموش کننده‌ی ژن (الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس و siRNAها) پتانسیل ایجاد اثرات ناخواسته است. این اثرات ناشی از شناسایی الیگونوکلئوتیدهای بیگانه (DNA حاوی CpG، RNA تک رشته‌ای و یا دو رشته‌ای) توسط گیرنده‌های شبه Toll (TLRs) است که بخشی از مکانیسم دفاعی ذاتی میزبان هستند. TLRها سیگنال‌های خطر میکروب‌ها (مانند RNA ویروسی یا DNA باکتریایی) را شناسایی می‌کنند و موجب یک التهاب T_H۱، از جمله سایتوکاین‌های پیش التهابی و تولید اینترفرون گاما می‌شوند. بنابراین وقوع عوارض جانبی خاموش کردن ژن باید طی مطالعات طولانی مدت بررسی و ارزیابی شود. علاوه بر این، سیستم انتقال ملکول‌های آنتی‌سنس یا siRNA (مانند لیپیدهای کاتیونیک) ویژگی تحریک ایمنی آن‌ها را افزایش دهد.
مسئله‌ی دیگری که در تکنیک خاموش کردن ژن نگرانی ایجاد می‌کند مدت زمان تاثیر آن است. برای الیگونوکلئوتیدهای آنتی‌سنس این اثر فقط تا یک هفته پایدار است بنابراین درمان‌های مکرر الزامی خواهد بود. برای siRNA این مدت زمان تا ۸ هفته ثبت شده است.