ژن‌درمانی با تبدیل بدن به کارخانه‌ی طراحی آنتی‌بادی، می‌تواند معایب درمان‌های گران‌قیمت را کنار بزند.
شیوع بیماری‌های عفونی در بیشتر قسمت‌های دنیا درحال متداول شدن است. بین سال‌های ۱۹۸۰ تا ۲۰۱۰، شیوع بیماری‌ها در جهان در هر پنج سال بیش از سه‌برابر شده است. شیوع بیماری‌های غیرمنتظره مانند ابولا و زیکا، باعث شد محققین به سمتی سوق پیدا کنند که به‌دنبال یافتن تدابیر ارزان‌تر و سریعتر برای واکنش دربرابر عوامل پاتوژنی که اطلاعات کمی راجع به آن‌ها دارند بروند. این تدابیر شامل استفاده از آنتی‌بادی‌های مونوکلونالی بود که در آزمایشگاه ساخته می‌شوند. آنتی‌بادی‌های مونوکلونال می‌توانند بلافاصله به عامل مشکل‌زا بچسبند و ویروس یا باکتری آلوده کننده‌ی فرد را خنثی کنند و فرد در معرض گونه‌های خاص را مدتی ایمن گردانند.
اما هزینه‌ی ساخت آنتی‌بادی‌های مونوکلونال زیاد است و همچنین این محصولات باید در درمای پایین نگهداری شوند و به علاوه، اغلب باید چندین بار تزریق شوند. تازه بماند که یکی دو سال طول می‌کشد تا سلول‌های تولیدکننده‌ی این آنتی‌بادی‌ها کشت داده شوند و پروتئین‌های تولیدی توسط آنان خالص سازی و آزمایش شوند. Neal Padte – مدیرعامل اجرایی در کمپانی بیوتکنولوژی Renbio در شهر نیوریورک – می‌گوید:
«برای فردی که به بیماری عفونی شایع تازه‌پدیدار شده مبتلا شده است، امید کمی برای مقاومت وجود دارد و ساخت آنتی‌بادی‌ها نیز زمان‌بر است.»
Padte جزو آن دسته از محققان درحال رشدی است که می‌خواهند به سادگی با دادن اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای ساخت آنتی‌بادی به بدن فرد، از انجام این مراحل سخت عبور کنند. این مهم می‌تواند توسط رساندن ژنوم کدکننده‌ی این آنتی‌بادی‌ها به هسته سلول به انجام برسد که این فرایند، «ترانسفر ژن آنتی‌بادی» نام دارد. ایده‌ی انجام این کار بسیار مشابه ایده‌ی واکسن‌های DNA می‌باشد، به طوری که در این واکسن‌ها، ژن کدکننده‌ی قطعات متعلق به واکسن به سلول رسانده میشود. رویکرد آنتی‌بادی و این واکسن‌ها متفاوت است به طوری که این واکسن‌ها سیستم ایمنی را تحریک می‌کنند که آنتی‌بادی‌های اختصاصی تولید کنند درحالی که انتقال ژن آنتی‌بادی‌ها، بدون تحریک پاسخ سیستم ایمنی موجب تولید آنتی‌بادی میشود.
بیشتر بخوانید:
با توجه به ویژگی‌های زمینه‌های واکسن‌های DNA و ژن‌درمانی، محققین درتلاش هستند که درمان‌هایی برپایه‌ی انتقال ژن آنتی‌بادی را به مرحله کارآزمایی بالینی وارد کنند و از بیماری‌های عفونی به عنوان اثبات‌گر روش درمانی بهره بگیرند. روش‌ها همچنین نویدبخش مقابله با حالات بیماری غیرعفونی مانند سرطان هستند. Padte می‌گوید:
«ما معتقدیم هرکجا که آنتی‌بادی‌ها به کار بیایند، این روش‌ها با رویکردی مشابه کارساز خواهند بود.»
انتقال ژن آنتی‌بادی نیز همانند سایر روش‌های ژن‌درمانی باید از موانع مربوط به امن بودن روش درمانی و شکل تحویل ژن و همچنین چالش‌های بسیار ویژه مانند به دست آوردن سلول‌هایی که به‌صورت طبیعی آنتی‌بادی تولید نمی‌کنند عبور کند. Kevin Hollevoet – ایمونولوژیست دانشگاه Leuven بلژیک – می‌گوید:
«ما می‌دانیم که [در مدل‌های موشی] این روش کارگر است. شما می‌توانید این روش را برای هزاران علامت بیماری‌های دیگر استفاده کنید و هر بار کارگر باشد.»
مهم‌ترین سوالی که او مطرح می‌کند این است که آیا این روش برای انسان نیز می‌تواند به‌کار گرفته شود یا نه.
آنتی‌بادی‌های خودتان را انتخاب کنید
David Weiner – مدیر مرکز ایمیونوتراپی و واکسن درمانی در موسسه‌یWistar در فیلادلفیا – حدود سه دهه خود را وقف توسعه و بهبود تکنولوژی واکسن‌های DNA کرده است. اما حدود هشت سال پیش، او متوجه این نکته شد که کارهایش می‌توانند زمینه‌ی کاملاً متفاوت دیگری را کاملاً تحت تاثیر قرار دهند. دختر جوان او مبتلا به بیماری کرون شده‌بود و تنها راه درمان، تزریق آنتی‌بادی مونوکلونال به عنوان دارو به تعداد چند بار در ماه بود. Weiner متوجه رشد سریع درمان‌های مبتنی بر آنتی‌بادی‌های مونوکلونال شامل داروهای ضدالتهابی مانند (adalimumab (Humira و مهارکننده‌های نقاط وارسی تقسیم سلولی مانند (pembrolizumab (Keytruda شد. او می‌گوید:
«اینان یکی از زمینه‌های بسیار مهم بیوتکنولوژی هستند.»
داروهای تولیدی در این حوزه، جزو گران قیمت‌ترین داروها هستند. باتوجه به این‌که هزینه‌ی درمان با آنتی‌بادی‌های مونوکلونال، سالانه به ۱۰۰۰۰ دلار آمریکا می‌رسد، درمان با این روش برای بیشتر افراد جهان قابل دسترس نمی‌باشد. Weiner اعتقاد دارد که ژن‌درمانی می‌تواند این داروها را بسیار قابل دسترس‌تر کند. هزینه‌ی تولید DNA در آزمایشگاه بسیار کمتر از هزینه‌ی تولید آنتی‌بادی‌های مونوکلونال می‌باشد. همچنین دوزهای درمانی مورد نیاز در استفاده از DNA تولیدشده در آزمایشگاه، کمتر می‌باشد و می‌تواند هفته‌ها تا ماه‌ها در هسته‌ی سلول کاربرد داشته و سلول را وادار به ساخت آنتی‌بادی‌های موردنظر کند.
از سال ۲۰۱۳، Weiner و تیمش درحال توسعه‌ی یکسری آنتی‌بادی‌های مونوکلونال کد شده توسط DNA هستند. آنان برای شروع، ساخت آنتی‌بادی برای بیماری‌های ویروسی مانند چیکونگونیا و تب استخوان‌شکن را شروع کردند و هم‌اکنون قلمروی کار خود را به ساخت آنتی‌بادی علیه نومونیای مقاوم به آنتی‌بیوتیک و دو پروتئینی که در تومورهای غده‌ی پروستات سطحشان افزایش می‌یابد گسترش داده‌اند. آنان هم‌اکنون درحال کار بر روی آنتی‌بادی‌های مونوکلونال کد شده توسط DNA هستند که آنتی‌بادی‌های ساخته شده علیه ویروس ابولا در افرادی که از این عفونت جان سالم به‌در برده‌اند را تقلید می‌کنند.
گروه‌های تحقیقاتی مختلف دیگری نیز آنتی‌یادی‌های مونوکلونال دیگری در موش‌ها ساخته‌اند که با حمله به عفونت و تومورها از حیوان محافظت می‌کنند. برای مثال، Padte و همکارانش در آمریکا و چین، ژن‌های تولیدکننده‌ی سه آنتی‌بادی را وارد سلول کردند که بر علیه ویروس‌های ابولا اثر می‌گذارند و واکسن ZMapp نامیده میشود؛ همچنین واکسن سه‌گانه‌ی آنفولانزا نیز برای موش‌ها ساخته شد. آنتی‌بادی‌ها حیوان را دربرابر ابولا و آنفولانزا محافظت کردند.
توانایی انتخاب کاربردی‌ترین آنتی‌بادی‌ها برای یک بیماری برای محققانی که کلاس‌های خاصی از آنتی‌بادی با توانایی خنثی سازی گونه‌های مختلف HIV را مطالعه می‌کنند بسیار جذاب است. تا حدود یک سوم از افراد آلوده به این ویروس، این آنتی‌بادی‌ها را تولید می‌کنند. این موضوع می‌تواند به تفاوت‌های ژنتیکی افراد مربوط باشد؛ یا ممکن است مربوط به گونه‌هایی از ویروس باشد که فرد با آن مواجهه داشته است. Alejandro Balazs – کسی که ایمنی دربرابر HIV را در موسسه‌یRagon وابسته به MIT و Harvard در کمبریج مطالعه می‌کند – می‌گوید:
«کاری که با استفاده از انتقال ژن آنتی‌بادی می‌توانید انجام دهید، این است که آنتی‌بادی‌های تولید شده در بدن افراد علیه ویروس‌ها را عیناً برداشته و تحویل جامعه دهید. شما دارید جعبه سیاهِ پاسخ ایمنی را خارج می‌کنید.»
بیشتر بخوانید:
موسسه‌ی ملی آلرژی و بیماری‌های عفونی آمریکا در Bethesda درحال آزمایش تحویل ژن کد کننده‌ی یک آنتی‌بادی خنثی کننده است که Balazs بیش از ده سال بر روی آن کار کرده است. آزمایش‌ها، ایمنی درمان را در افراد دارای HIV می‌سنجند.Balazs می‌گوید در صورتی که آزمایشات به خوبی پیش بروند، ممکن است فرصت بررسی این که آیا بدن افراد شرکت کننده ژن را به آنتی‌بادی مطلوب ترجمه خواهند کرد بوجود بیاید. آزمایش دیگری توسط International AIDS Vaccine Initiative در نیویورک درحال انجام است که طی یک مطالعه‌ی کوهورت درحال اندازه‌گیری ایمنی ژن دیگری است که آنتی‌بادی خنثی کننده‌ی HIV را کد می‌کند. نتایج هر دو آزمایش نشان خواهند داد چگونه انتقال ژن آنتی‌بادی در انسان کارگر است. Balazs می‌گوید:
«بسیاری از مردم به این اتفاق نگاه نزدیک دارند.»
همه‌چیز در تحویل است
راه‌های بسیاری برای تحویل ژن به سلول وجود دارد. تعداد اندکی از این راه‌ها در انسان آزموده شده‌اند، اگرچه که هیچکدامشان از نظر القای تولید آنتی‌بادی سنجیده نشده‌اند. آزمایشات بالینی راجع به HIV از ویروسی به‌نام (adeno-associated virus (AAV برای حمل کردن ژن‌های آنتی‌بادی‌هایی که HIV را مورد هدف قرار می‌دهند استفاده می‌کنند و آنان را وارد سلول‌های عضلانی شرکت کننده‌ها می‌کنند. طبق گفته‌ی Ronald Crystal، کسی که بر روی ژن‌درمانی کار می‌کند، AAV توانایی انتقال DNA خارجی به داخل سلول‌های انسانی را دارد. وی می‌گوید:
«این همان چیزی است که برایش بوجود آمده است.»
همچنین، AAV برای انتقال ژن‌های آنتی‌بادی به نقاطی از بدن که سخت قابل دسترس هستند، مانند مغز، بسیار مناسب است. Crystal و همکارانش از روش انتقال ژن توسط AAV استفاده کردند تا آنتی‌بادی کاهش‌دهنده‌ی سطح tau که پروتئینی مؤثر در ایجاد بیماری آلزایمر است را وارد مغز موش‌هایی کنند که مبتلا به نوع دیگر از فراموشی هستند.
اما AAV و همچنین سایر ویروس‌هایی که در انتقال ژن آنتی‌بادی استفاده می‌شوند، دارای جنبه‌های منفی نیز هستند. آنان می‌توانند پاسخ ایمنی را تحریک کنند. به علت رشد داخل سلولی ویروس، تولید ویروس باعث تحمیل بار بیشتر بر سلول شده و منابع را مصرف خواهد کرد. روش‌هایی مانند آنتی‌بادی‌های مونوکلونال کد شده توسط Weiner’s DNA که ویروس‌ها را ازبین می‌برند، باعث ازبین بردن این محدودیت‌ها میشود. اما بدون استفاده از ویروس‌ها برای انتقال ژن به داخل سلول‌ها، باید با استفاده از روش‌هایی مانند electroporation، ناز سلول‌ها را می‌کشیدیم [!] که ژن‌های خارجی را بپذیرند. در electroporation یک جریان الکتریکی برقرار میشود که یکسری حفرات ریز موقتی در سلول‌ها ایجاد شود تا DNA بتواند از این حفرات عبور کند.
بیشتر بخوانید:
یک شرکت ایمیونوتراپی سرطان در آکسفورد با نام Scancell، از روش electroporation برای انتقال یک ژن استفاده کرده که کدکننده‌ی یک آنتی‌بادی آزمایشگاهی که سلول‌های ایمنی از نوع لنفوسیت‌های T را آماده‌ی هدف قرار دادن تومورهای ایجاد شده در افراد دارای ملانوما می‌کند می‌باشد. در سال ۲۰۱۷ این شرکت اعلام کرد که این روش درمانی، به صورت بی‌خطری پاسخ‌های سیستم ایمنی علیه سرطان ایجاد کرده است.
برای ساده‌تر رساندن ژن کدکننده‌ی آنتی‌بادی به سلول، دیگران درحال چرخش به استفاده از mRNA هستند. این مولکول ها (messenger RNA) اطلاعات ذخیره‌شده در DNA را به مجموعه‌ی امکانات ساخت پروتئین توسط سلول می‌رسانند. به علت وجود یکسری دلایل نامعلوم، mRNA می‌تواند بدون نیاز به انجام electroporation وارد سلول‌های عضلانی شود.
در سال ۲۰۱۷، Drew Weissman در دانشگاه Pennsylvania در فیلادلفیا به همراه همکارانش، یک توالی mRNA را برای تولید آنتی‌بادی خنثی کننده‌ی HIV به بدن موش تزریق کردند که این توالی حیوانات را از ابتلا به HIV مصون می‌داشت. شرکت بیوفارماکوتیک CureVac در Tübingen آلمان و همکارانشان موفقیت استفاده از آنتی‌بادی‌ها را بر علیه بیماری‌های ویروسی مانند هاری و آنفولانزا گزارش کردند. همچنین استفاده از داروهای القا کننده‌ی ساخت آنتی‌بادی‌های مونوکلونال توسط mRNA مانند رتوکسی‌مب (rituximab) که برای درمان لنفوم غیرهوچکین استفاده میشود نیز موفقیت آمیز بود. BioNTech در Mainz آلمان درحال آزمایش mRNA به عنوان وسیله‌ای برای القای ساخت آنتی‌بادی‌های فعال کننده‌ی لنفوسیت‌های T برای ایمیونوتراپی سرطان می‌باشد.
مشکل انسانی
همچنان که انتقال ژن آنتی‌بادی برای درمان بیماری‌های عفونی و سرطان وارد مراحل آزمایشی میشود، برخی از محققین این موضوع را مطرح می‌کنند که چگونه می‌توان از این روش برای درمان بیماری‌های مزمنی مانند آرتریت استفاده کرد. این موضوع چالش‌زا است، چرا که اغلب مردمی که به اینچنین اختلالاتی دچار هستند باید دائماً از آنتی‌بادی‌های مونوکلونال مختلفی استفاده کنند تا آنتی‌بادی با بهترین عملکرد برای خود را بیابند. Crystal می‌گوید:
«درمانی که بدن را قادر می‌ساز که با یک بار درمان، سال‌ها آنتی‌بادی تولید کند، مانند درمان با ژن‌های منتقل‌شده توسط AAV، می‌تواند این گزینه را ازبین ببرد.»
Balazs و سایر محققین درحال کار بر روی «off switches» به‌عنوان ژن‌درمانی مکمل یا دارو هستند. اما Balazs می‌گوید هنوز مشخص نیست که روش‌هایی که در موش‌ها موفققیت آمیز بودند در انسان نیز کارگر باشند. Hollevoet – کسی که با کار کردن بر روی گوسفندان می‌خواهد بداند که بدن انسان چقدر می‌تواند آنتی‌بادی تولید کند – می‌گوید:
«ما خواستار این هستیم که ناحیه‌ی مورد نظر در عضله به اندازه‌ی کافی آنتی‌بادی به بیرون بفرستد که در تمام بدن پخش شود.»
برای آنتی‌بادی‌هایی که فقط در حیوانات مورد آزمایش قرار گرفتند، امکان فهمیدن غلظت موردنیاز برای درمان بیماری موردنظر وجود ندارد. Balazs می‌گوید:
«به همین‌دلیل است که این آزمایشات بالینی، بسیار اهمیت خواهند داشت.»؛
بعد از گذشت از این مرحله، محققین می‌توانند به فکر حل مشکلات مراحل بعد مانند «off switches» باشند. مأموریت مشخص است؛ او می‌گوید: «بگذارید ببینیم می‌توانیم کارها را به جریان بیاندازیم یا نه.»
