حملات تشنجی یک سوم از بیماران مبتلا به صرع، مقاوم به دارو هستند که مدت‌هاست علم نورولوژی را با مشکل مواجه کرده است. داروهای صرع روز به روز کم خطرتر شده و عوارض جانبی کمتری را ایجاد می‌کنند. اما هنوز عده‌ای از این بیماران هستند که نسبت به داروها مقاوم بوده و بیماری صرع برایشان غیرقابل تحمل است. دیمیتری کالمن، نورولوژیست دانشگاه لندن در این باره می‌گوید:
بیماران صرعی کیفیت زندگی پایینی دارند، آنها نمی‌توانند رانندگی کنند یا در یک موقعیت شغلی خوبی قرار بگیرند. همچنین بودن در یک رابطه‌ی عاشقانه برایشان مشکل آفرین است.
درحال حاضر، جراحی برای بیماران مقاوم به داروهای صرع، بهترین روش محسوب می‌شود. بیمارانی که حملات تشنجی آنها از یک ناحیه ی شناسایی شده از مغز نشات می‌گیرد، جراحی و خارج کردن محل آسیب دیده می‌تواند زندگی را به آنان برگرداند. با اینکه این پروسه ریسک زیادی دارد، اما سالانه پانصد مرتبه در ایالات متحده انجام می‌شود. کالمن امیدوار است که ژن درمانی بتواند جای این جراحی را بگیرد. او و همکارانش قصد دارند که ژن‌های مختلفی را به نقاطی از مغز بیماران مبتلا به صرع که باعث تشنج می‌شود، وارد کنند. این طرح تحقیقاتی هم اکنون آماده‌ی اجرا در بخش بالینی است.
اعمال تحریک و مهار
صرع، بسته به تعداد، فرکانس و شدت تشنج‌ها انواع مختلفی دارد. این حملات علل زیادی داشته و هر کدام باعث عوارض و آسیب نقاط خاصی از مغز می‌شوند. به طرز باورنکردنی، حملات صرع می‌تواند کانونی باشد؛ یعنی از کانون به خصوصی در مغر نشات گیرد و با به طور جنرالیزه کل نواحی مغز را تحت تاثیر قرار دهد. صرع کانونی شایع‌تر است و به سادگی می‌توان گفت که کانونی باقی مانده و یا جنرالیزه خواهد شد. همچنین شدت تشنج‌ها با هم فرق میکند، که یا گسسته و قابل درمان است و یا پیوسته و غیرقابل جراحی است.
مغز با انتقال پیام‌های عصبی توسط نوروترنسمیتر‌های شیمیایی از نورونی به نورون دیگر فعالیت میکند. نورون‌های تحریکی نوروترنسمیترهایی آزاد می‌کنند که سلول‌های اطراف را تحریک میکند، در حالی‌که نورون‌های مهاری با آزادکردن نوروترنسمیترهایی باعث سرکوب فعالیت الکتریکی می‌گردد. تشنج، فعالیت الکتریکی غیرقابل کنترل است که به هنگام عدم تعادل بین اعمال تحریکی و مهاری رخ می‌دهد. داروهای ضد تشنج یا اعمال تحریکی را کمتر کرده و یا سیگنال‌های مهاری را تقویت می‌کنند ولی به طور ناخواسته، عوارض جانبی گسترده‌ای بر روی سیستم عصبی و مغز برجای می‌گذارند.
استراتژی‌های جدید ژن درمانی، از چند ویروس کم‌خطر برای عرضه‌ی یک یا دو ژن به محل مشخصی از مغز که منشا حملات تشنجی است، استفاده میکند. دکتر مِرآب کوکایا، نورولوژیست دانشگاه سوئد در این باره می‌گوید:
این روش درمانی، هدفمند‌تر و بهتر بوده و عوارض جانبی کمتری دارد، زیرا ما بافتی را درمان می‌کنیم که نیاز به درمان دارد، نه کل بدن را. ژن درمانی در حال حاضر روی تشنج‌هایی با منشا کانونی تاثیر مثبت دارد، ولی درمان تشنج جنرالیزه در طولانی مدت امکان پذیر خواهد شد.
ضرورت تعادل مواد شیمیایی در درمان صرع
مغز بیماران مبتلا به صرع مقدار زیادی نوروپپتید y دارد؛ ماده‌ای شیمیایی که بعضی از نورونها به هنگام فعالیت آزاد می‌کنند. NPY بر روی پنج رسپتور تاثیر دارد،Y1 تا Y5 که بعضی‌ها مهاری و برخی تحریکی هستند. سطح این گیرنده‌ها در صرع تغییر میکند: Y2 که مهارکننده‌ی قوی نوروترنسمیتر است، به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. به طور کلی، تراکم NPY و سایر گیرنده‌های جایگزین باعث بروز پاسخ‌های سازگاری شده و مقاومت درونی در برابر فعالیت الکتریکی غیرقابل کنترل مغز ایجاد می‌شود.
در سال ۲۰۰۴ محققان از یک وکتور ویروسی برای انتقال ژن NYP به مغز موش‌هایی که حملات تشنجی به آنان القا شده بود، استفاده کردند. بیان بیش از حد ژن NYP باعث کاهش فرکانس حملات شد. سایر مطالعات حیوانی نشان داد که بیان نوروپپتید گالانین هم اثر کاهشی در تعداد حملات تشنجی دارد. کوکایا که همزمان بر روی صرع و NYP کار میکند، به این روش درمانی علاقه‌مند شده و آزمایشاتی در زمینه‌ی عرضه‌ی ژن‌ها به نوروپپتیدها و یا گیرنده‌هایشان انجام داده است. او دریافت که افزایش بیان NYP به تنهایی کاهش شدت تشنج را موجب می‌شود، اما تحریک همزمان آن با گیرنده‌ی Y2 مهاری، به طور چشمگیری اثر ضدتشنج دارد. کاری که دانشمندان انجام می‌دهند، تقویت پاسخ ذاتی مغز در برابر تشنج، با استفاده از ژن‌درمانی است.
در سال ۲۰۱۵، کوکایا که از صاحبان شرکت CombiGene در سوئد است، این تکنیک را بهبود بخشیدند. در دو سال اخیر، CombiGene اثرات ضدتشنجی ترکیب NPY-Y2 را با نام CG01 تایید کرده است. هم اکنون این شرکت NPY-Y2 را به بافت مغز افراد بیمار که طی جراحی خارج شده است، عرضه میکند. تحقیقاتی که با این بافت انجام شده در نهایت توجه محققان را به نوروپپتید گالانین جذب کرده است. از آنجایی که NYP باعث مهار نوروترنسمیترها در بافت انسان می‌شود، گالانین هیچ تاثیری بر آنها ندارد، زیرا نورون‌های انسانی فاقد گیرنده عملکردی برای گالانین است.
مطالعات کالمن در زمینه‌ی درمان صرع، لطف بزرگی محسوب می‌شود. گروه تحقیقاتی او بر روی کانال‌های وابسته به پتاسیم به نام Kv1.1 که نورونها را از نظر الکتریکی غیرفعال میکند، مطالعه می‌کنند. این گروه، ویروسی را جهت انتقال ژن Kv1.1 به داخل نورون مغز نمونه‌های حیوانی، طراحی کردند. نتیجه‌ی این تحقیقات که در سال ۲۰۱۲ چاپ شد، کاهش چشمگیر فرکانس حملات را نشان می‌داد. بعد از مشاهده‌ی این نتایج در سه نمونه‌ی حیوانی، کالمن و همکارش استفانی شورگ، وکتور ویروسی را برای عرضه‌ی ژن Kv1.1 به داخل نورون‌های تحریکی و نه داخل ژنوم سلول، طراحی کردند.
در اصل، Kv1.1 یا CG01 بعد از یک بار تزریق، حملات تشنجی را از طریق تولید موادی که فعالیت نورونها را کاهش می‌دهند، به مدت طولانی سرکوب میکند.
تحریک هدف‌مند
روش‌های جایگزین متعددی برآنند که تکنولوژی‌هایی را که در زمینه‌ی تحقیقات استفاده می‌شوند، وارد بخش بالینی کنند. این روش‌ها بیشتر پیچیده هستند ولی نسبت به CG01 و Kv1.1 مزایای بالقوه ای دارند. به طور مثال، اُپسین‌ها، پروتئین‌های غشایی هستد که توسط نور فعال شده و ژن‌های کدکننده‌ی آنها عاری از میکروارگانیسم است. وقتی روشن می‌شوند، باعث تحریک یا مهار نورونها می‌گردند. مزیت بزرگی که اپسین‌ها دارند، این است که درون نورون باقی مانده و فقط در صورت نیاز، وارد عمل می‌شود. دکتر ایستر کروک، نورولوژیست دانشگاه مینیزوتا، ثابت کرده است که اپسین‌ها می‌توانند تشنج را در موش‌ها کنترل کنند. این تیم، اپسین‌های مهاری را به کانون صرع مغز موش‌ها وارد می‌کنند، سپس الکترودهایی را به مغز این حیوانات وصل کرده و برای فعال‌سازی اپسین‌ها، فیبرهای نوری کار گذاشتند. قبل از رخداد اولین حمله‌ی عصبی، فیبرنوری متصل به آن ناحیه روشن شد. کروک معتقد است که کارگذاشتن الکترود و فیبر نوری، نسبت به جراحی برداشت قسمتی از مغز، کمتر تهاجمی است. در هر صورت، این روش به فیبرهای نوری کاربردی، الکترودهای دقیق حسگر تشنج و ویروس‌هایی برای انتقال ژن به نورون مورد نظر نیاز دارد. هر سه متد باید قبل از وارد شدن به بخش بالینی، مورد ارزیابی دقیق قرار گیرند.
مقالات مرتبط:
به گفته‌ی کالمن، نیاز به ابداع تکنولوژی‌های نوین باعث می‌شود تا توجه سرمایه گذاران به این زمینه جلب شود. این تجربه‌ی دست اول زمانی بدست آمد که کالمن می‌خواست یک ابزار تحقیقاتی به نام DREADDs (فعال‌سازی گیرنده‌های طراحی شده منحصرا توسط داروهای طراحی شده) را به یک روش درمانی تبدیل کند. DREADDs گیرنده‌های مهندسی شده‌ی ژنتیکی هستند، مثل اپسین، که به طور غیرفعال بر روی نورون ها قرار می‌گیرند، مگر اینکه توسط محرک دیگری فعال شوند. با این تفاوت که این بار، به جای فیبر نوری، داروی خاصی عمل تحریک را انجام می‌دهد.
کالمن و کوکایا هر دو دریافتند که وقتی ژن‌های کدکننده‌ی DREADDs توسط وکتور ویروسی به درون کانون تشنج در مغز حیوانات منتقل می‌شوند، می‌توانند حملات تشنجی را سرکوب کنند. اگر این روش درمانی در انسان‌ها به کار رود، می‌تواند جایگزین داروهای ضدتشنج فعلی شود، با این تفاوت که این داروها به نواحی از مغز که DREADDs متصل نیست، عارضه‌ای برجای نمی‌گذارد. بیماران صرعی باید این داروها را هنگامی که علائم اولیه‌ی تشنج بروز پیدا کرد، مصرف کنند.
کالمن همچنین بر روی کانال‌های یونی که در کرم‌های نماتود شناسایی شده‌اند، مطالعه میکند. در کرم‌های نماتود، کانال گلوتامات-کلرید (GluCl) مهاری است و با نوروترنسمیتر گلوتامات فعال می‌شود، اما در پستانداران، گلوتامات، نوروترنسمیتر تحریکی و مسئول فعالیت غیرقابل کنترل مغز در حملات تشنجی است. لذا هیچ کدام از گیرنده‌هایش مهاری نمی‌باشد. کالمن و همکارش آندرس لیب، سعی کردند تا نوع مهندسی شده‌ی کانال‌های GluCl را تولید کنند که توسط دارو فعال شود، ولی دریافتند که رخداد موتاسیون در GluCl باعث تغییر حساسیت گلوتامات می‌گردد. اگر آنان از یک کانال جهش یافته‌ی حساس به سطح گلوتامات بالا استفاده می‌کردند، شاید به یک متد درمانی جالب دست می‌یافتند: کانال یونی مهاری که در حالت عادی غیرفعال بوده و در زمان تشنج، فعال می‌شود. یافته‌های جدید امیدوار‌کننده است، در دو نمونه‌ی حیوانی مشاهده شد که GluCl فرکانس تشنج را کاهش می‌دهد.
آمادگی برای استفاده‌های بالینی
در ژانویه ۲۰۱۹ شرکت CombiGene با مرکز ژن‌تراپی لندن، در جهت راه اندازی خط تولید CG01 برای مصارف بالینی، همکاری خود را آغاز کرد. در ماه آوریل، کالمن و شورگ مبلغ دو میلیون یورو از طرف مرکز تحقیقات پزشکی بریتانیا دریافت کردند تا ویروس حاوی Kv1.1 را وارد بخش بالینی کنند.
همچنان موانع فنی بسیاری در این راه وجود دارد، به طور مثال، افزایش دقت مکانیسم اثر دارو. مغز انسان حدود هفتصد برابر مغز موش‌هایی است که وکتورهای ویروسی بر روی آنان آزمایش شده بود. مزیت عمده‌ای که Kv1.1 و NPY-Y2 دارد این است که از ژن‌های انسانی مشتق شده‌اند و احتمال تحریک سیستم ایمنی کمتر می‌باشد. در مقایسه با اپسین‌های میکروبی و GluCl با منشا نماتودها، احتمال بروز پاسخ ایمنی زیاد است.
امید است که ژن تراپی بتواند همه‌ی انواع تشنج‌های کانونی را درمان کند، خصوصا در افرادی که منشا حملات‌شان، غیرقابل جراحی است. اگر این پروسه موفقیت آمیز باشد، ژن درمانی گزینه‌ی مناسب‌تری برای درمان صرع خواهد بود. اما در حال حاضر، کالمن و همکارانش در CombiGene آزمایشاتی را در جهت امنیت و کارایی این پروسه در بیمارانی که نسبت به داروهای ضدصرع مقاوم بوده و در صف عمل جراحی هستند، انجام می‌دهند.
ویروس مورد نظر بعد از انجام اقدامات اولیه بر محل آغاز تشنج، وارد نورونها شده و بر ژنوم آنها اثر می‌گذارد. در فاز اول مطالعات بالینی، جراحان دقیقا محل آسیب دیده را خارج می‌کنند. این کار به محققان اجازه می‌دهد تا ببینند آیا ژن به درستی به محل مورد نظر رسیده است یا نه.
بزرگترین مزیت ژن تراپی در درمان صرع این است که بیماران دیگر نیازی به جراحی ندارند. اگر ژن‌تراپی به مرحله‌ی بالینی برسد، کنترل‌های بالینی سختگیرانه و متعددی باید انجام گیرد. با این حال، کالمن به کارهایش ادامه داد و ژن تراپی را در یک انسان آزمایش کرد که نتایج مثبتی در پی داشت و در نهایت نه با جراحی و دارو، بلکه با ژن تراپی، درمان صرع با موفقیت رو به رو شد.
