اخبـــار جایـزه مصطفی (ص)

مهندسی ژنتیک؛ عمری کوتاه، کاربردهای بیشمار

1403/5/28

به گزارش ستاد ارتباطات و ترویج بنیاد علم و فناوری مصطفی^(ص) در این کافه‌علم پیش از پرداختن به بیماری‌های ژنتیکی، موضوع چیستی ژن و نسبت آن با دی‌ان‌ای در گفتگو با مجید مجرد، دانشیار دانشگاه علوم پزشکی مشهد مطرح شد:

چه تفاوتی میان ژن و DNA وجود دارد؟

DNA یک کتاب است. حاصل یکسری حروف الفباست که همان بازهای آلی هستند. ترکیب این حروف، کلماتی را به‌وجود آورده و در کنار هم کتاب DNA را تشکیل داده‌اند. درون DNA، چهارچوب‌های اطلاعاتی وجود دارد که ابتدا و انتهای‌های آن‌ها مشخص است که ژن، نامیده می‌شوند. تجمیع ژن‌ها کنار هم، به‌عنوان مثال یک قفسه کتاب‌خانه را اگر در نظر بگیریم، یک کروموزوم را تشکیل می‌دهند. به‌همین ترتیب، کل کتابخانه، ژنوم خوانده می‌شود.

بیماری‌های ژنتیکی چه تفاوتی با سایر بیماری‌ها دارند؟

هر بیماری که قابلیت توارث دارد، یعنی توانایی انتقال از نسلی به نسل بعد را دارد، بیماری وراثتی خوانده می‌شود. اما باید توجه داشت که هر بیماری ژنتیکی وراثتی نیست. برخی از سرطان‌ها، به‌عنوان مثال سرطان پستان، ۹۰٪ غیروراثتی هستند. اگر بخواهیم در سرطان دقیق‌تر شویم، سرطان در واقع حاصل یک جهش و اختلال ژنتیکی است که منجر به رشد کنترل‌نشده سلول‌ها می‌شود. بنابراین همه‌ی سرطان‌ها ژنتیکی هستند اما همه‌ی آن‌ها وراثتی نیست.

بسیاری از موارد در جهان، موضوعاتی چند وجهی هستند. به‌عنوان مثال طبق برخی تحقیقات انجام شده، چنگیز خان مغول و کشتاری که انجام داده، تاثیر بسزایی در جلوگیری از گرمایش زمین داشته است. به گفته آن محققان، اگر آن نسل‌کشی‌ها اتفاق نمی‌افتاده، رشد جمعیت انسان زمانی که به اوج خود می‌رسیده که هنوز فناوری لازم برای آن وجود نداشته و ممکن بود بسیار فاجعه‌بار شود. این مثال، می‌تواند به درک ما از جهش‌های ژنتیکی کمک کند. هر جهش ممکن است از طرفی بسیار خطرناک و به‌عنوان مثال سبب سرطان شود. از طرف دیگر نیز ممکن است یک ویژگی خاص به فرد بدهد که آن ویژگی سبب برتری نسبی آن فرد نسبت به محیط شود.

ژن‌درمانی در واقعیت چقدر به درمان‌ بیماری‌هایی که منشا ژنتیکی دارند کمک می‌کند؟

عمر مهندسی ژنتیک، تنها حدود ۵۰ سال است. از سال ۱۹۷۳ تاکنون، مهندسی ژنتیک چنان در زندگی بشر کاربرد پیدا کرده که اگر به‌فرض بخواهیم امروز آن‌ را به‌طور کل کنار بگذاریم، هیچ چیز برای امروز ما نخواهد ماند. از محیط زیست و غذا گرفته تا داروها و لوازم آرایشی، امروزه همه از مهندسی ژنتیک بهره‌مند هستند. بررسی‌ها نشان می‌دهد که رشد سالیانه صنعت ژن‌درمانی، سالانه بین ۲۰ تا ۲۹ درصد است. بنابراین پیش‌بینی می‌شود تا ۵۰ سال آینده بیماری ژنتیکی وراثتی وجود نخواهد داشت که قابل درمان نباشد. بلکه قدم و ماموریت اصلی آن، جلوگیری از پیری خواهد بود.

پیشرفت ژن‌درمانی

ژن‌درمانی شامل حیطه‌ها و ابزارهای بسیار متنوع و گسترده‌ای است که کریسپر در این صنعت، همانند تلفنی است که گراهام بل اختراع کرد. اکنون که این رویداد در حال برگزاری است، آنچه که در صنعت ژن‌درمانی در حال استفاده است، چیزی حدودا شبیه به موبایل‌های هوشمند لمسی است. این فاصله از قدم‌های اولیه و پیشرفت‌های‌ حاصل شده، تنها در ۱۱ سال اتفاق افتاده است. اولین مقاله کریسپر، حاکی از آن بود که این ابزار می‌تواند یک نقطه مشخص و دقیق را روی DNA شناسایی کرده و برش بزند. اما اکنون این فناوری به این درجه رسیده که می‌تواند یک قطعه‌ی ژنی به‌فرض حذف شده را به‌صورت کاملا دقیق و هدفمند وارد ژنوم کند. از سال ۲۰۱۳ تا ۲۰۲۳، تنها سه داروی ژن‌درمانی تاییدیه سازمان غذا و داروی ایالات متحده را دریافت کردند. اما از ۲۰۲۳ تاکنون، این تعداد به ۱۲ عدد رسیده است و این گواه پیشرفت چشمگیر و نمایی این فناوری و دستاوردهای آن‌ است. قبل از کشف کریسپر نیز ابزارهای مختلف ویرایش ژنی وجود داشتند اما محدود بودند و هر آزمایشگاهی توانایی و فناوری لازم برای استفاده از آن‌ها را نداشت. اما کریسپر این محدودیت‌ها را شکست و اکنون در جای جای دنیا دانشمندان و محققان در حال استفاده و بهره‌مندی از آن هستند.

درمان‌های شخصی‌سازی شده

در پزشکی سنتی، فارغ از تفاوت‌های ژنتیکی افراد داروهای یکسان برای افراد مختلف تجویز می‌شود. اما اکنون در پزشکی نوین، با رویکرد جدیدی که ژن‌محور است رو‌به‌رو هستیم یعنی پروتکل‌های درمانی که مبتنی بر ژنتیک خاص هر فرد است. پزشکی شخصی، درمان را با ویژگی‌های فردی، مانند ژن‌ها و سبک زندگی، تنظیم می‌کند. هدف آن ارائه تشخیص‌های دقیق‌تر و درمان‌های موثرتر است. با درک ساختار ژنتیکی منحصر به فرد هر شخص، دانشمندان می‌توانند نحوه پاسخ آن‌ها به درمان‌های خاص را پیش‌بینی کنند که منجر به نتایج بهتر در سطح سلامت و عوارض جانبی کمتر می‌شود. اصولا ژن‌درمانی‌ها، درمان‌های شخصی‌سازی شده هستند. خصوصا در مورد بیماری‌هایی که در اثر جهش یا اختلال در علمکرد یک ژن‌ مشخص ایجاد می‌شوند. همین فرآیند را می‌توان برای سرطان‌های مختلف نیز پیاده‌سازی کرد. واکسن‌های سرطان، روشی نویدبخش برای مبارزه با سرطان هستند. برخلاف واکسن‌های معمولی که از بیماری‌ها پیشگیری می‌کنند، این واکسن‌ها به بدن می‌آموزند که سلول‌های سرطانی را بشناسد و به آن‌ها حمله کند. برخی از آن‌ها از شروع سرطان جلوگیری می‌کنند، در حالی که برخی دیگر به درمان سرطان‌های موجود کمک می‌کنند. این واکسن‌ها با تقویت سیستم ایمنی برای هدف قرار دادن نشانگرهای خاص موجود در سلول‌های سرطانی کار می‌کنند.

ملاحظات اخلاقی

یکی از مهم‌ترین مباحث و چالش‌های پیش‌روی روش‌ها و علوم نوین، خصوصا ویرایش‌ ژنی، ژن‌درمانی و پزشکی دقیق، ملاحظات اخلاقی است. به‌عنوان مثال در حیطه ویرایش‌ ژن‌ها، عقیده بر این است که این تکنیک ممکن است به نابرابری افراد و گسترش بی‌عدالتی در جوامع بشری بیانجامد. یکی از پروژه‌های جالب انجام شده در جهان، توسط VGI است که طی یک پروژه توالی‌یابی ژنومی در چین، ۴۵۰ ژن مرتبط با IQ انسان را کشف کرد. متوسط IQ انسان‌های سالم اکنون حدود ۱۲۰ است. از طرفی، باهوش‌ترین شامپانزه، IQ ۷۷ دارد. بنابراین فاصله هوشی یک انسان با متوسط هوش ۱۲۰ با یک شامپانزه چیزی حدود ۴۰ واحد خواهد بود. طبق یافته‌های موسسه VGI، پیش‌بینی می‌شود که با ویرایش ژنی، بتوان هوش یک فرد را به ۲۵۰ رساند. نکته اینجاست که این ویرایش ژنی، بی‌شک در دسترس همگان نخواهد بود. در چنین شرایطی، آیا ما انسان‌های عادی با متوسط هوش ۱۲۰، چقدر با انسان‌های ویرایش ژنی شده تفاوت خواهیم داشت؟ در کنار آن‌ها، حتی شاید از شامپانزه هم ابتدایی‌تر باشیم. حالا تصور کنید که یک جمعیت با هوش ۲۵۰ وجود داشته باشد. برخورد و تعامل این جمعیت با سایر مردم زمین چگونه خواهد بود؟ عملا ممکن است ما به شامپانزه‌های این جمعیت تبدیل شویم که مطالعات کارآزمایی‌های بالینی خودشان را روی ما انجام دهند. خطرات این ویرایش‌های ژنی، تنها به انسان نیز محدود نمی‌شود. با ایجاد هر تغییری در موجودات دیگر، ممکن است کل زنجیره‌ی حیات و اکوسیستم، دچار اختلال شده و حیات بشر روی زمین را با مشکلات جدی رو‌به‌رو کند.

اوگور شاهین و واکسن‌های mRNA

اوگور شاهین، استاد دانشگاه ماینز در آلمان، یکی از پیشگامان توسعه واکسن‌های mRNA  برای درمان سرطان و عفونت‌های ویروسی است. او در کنار همسرش اوزلم تورچی، شرکت بایونتک را در سال 2008 تأسیس کردند و به سرعت به یکی از شرکت‌های پیشرو در زمینه واکسن‌های mRNA تبدیل شدند. او در سال 2019 برای «توسعه و آزمایش بالینی واکسن‌های درمان سرطان بر اساس mRNA برای هر بیمار به صورت فردی با توجه به جهششان» جایزه مصطفی(ص) را در تهران دریافت کرد. اندکی بعد با فراگیر شدن همه‌گیری کووید 19 در جهان، شاهین و تورچی تمرکز خود را بر توسعه یک واکسن mRNA برای این ویروس قرار دادند. با استفاده از فناوری‌های پیشرفته و تیم تحقیقاتی خود، آن‌ها موفق شدند در کمتر از یک سال یک واکسن ایمن و مؤثر تولید کنند. این واکسن در دسامبر 2020 توسط سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) تأیید شد و به سرعت در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت. واکسن‌های mRNA که توسط بایونتک و شرکای آن تولید شده‌اند، به‌دلیل ایمنی بالا و کارایی در مقابله با انواع مختلف ویروس کرونا، به یک موفقیت بزرگ علمی تبدیل شده‌اند. این واکسن‌ها همچنین پتانسیل بالایی برای درمان سرطان و بیماری‌های ژنتیکی دارند .امروزه، واکسن‌های mRNA در حال استفاده جهت مقابله با بیماری‌های مختلف هستند و پژوهشگران در حال بررسی امکان استفاده از آن‌ها برای درمان سرطان و بیماری‌های نادر هستند. شاهین و تیمش هم در پروژه واکسن خود با یک چالش بزرگ روبرو بودند که آنها را به سوی پزشکی شخصی‌سازی شده سوق می‌داد؛ هیچ دو بیماری در سلول‌های سرطانی‌شان جهش‌های ژنتیکی دقیقا یکسانی ندارند و بنابراین درمان هر بیمار باید برای خود او شخصی‌سازی شود.

در گزارش سوم این کافه‌علم و در ادامه گفتگو با دکتر مجید مجرد، کار پروفسور شاهین را زیر ذره‌بین قرار خواهیم داد.