النظر في جينات الأمس لعلاجات الغد
النظر في جينات الأمس لعلاجات الغد
فيديو: النظر في جينات الأمس لعلاجات الغد
فيديو: عودة النظر/علاج فقدان البصر الوراثي/معجزة العلاج بالجينات/العمى الوراثي/شبكية العين/العشي الليلي 2023, شهر فبراير
Anonim

يمكن لـ "الجين القافز" المنبعث من جديد توصيل الحمض النووي.

إذا تمكن البشر من إعادة إحياء أحد أسلافنا القدامى ، فيمكننا أن نتعلم سريعًا المزيد عن كيفية قيام الناس بحياتهم ذات مرة أكثر مما تكشفه أي دراسة للعظام والتحف المتربة. قد يعلمنا أسلافنا بعض الحيل القديمة التي يمكن استخدامها لمساعدة الأحياء.

هذا هو في جوهره ما كان الباحثون في ألمانيا والمجر بعده عندما أعادوا إنشاء Harbinger3_DR ، وهو سلائف منقرضة منذ زمن طويل لجينين بشريين حديثين على الأقل: أرادوا مشاهدته يعمل داخل الخلايا الحية. ليس فقط أي بقايا للحمض النووي ، Harbinger3_DR عبارة عن ترانسبوزون قديم - ما يسمى بجين القفز ، قادر على قطع نفسه من جينوم الكائن الحي وإعادة إدخال نفسه في مكان مختلف. يرغب العلماء المعاصرون في إتقان أسرارها حتى يتمكنوا من التحكم بشكل أكثر دقة في المكان الذي تدمج فيه الجينات التي يتم إدخالها للعلاج الجيني نفسها في حبلا الحمض النووي للمريض.

لم يتبق سوى بقايا Harbinger3_DR الأصلية في الجينوم البشري ، لكن نسخ الترانسبوزون حية وبصحة جيدة في الكائنات الحية الأخرى ، بما في ذلك أسماك الحمار الوحشي. وقد أظهر هؤلاء أن الجين يميل إلى الاستيطان في مناطق الجينوم التي تحتوي على تسلسل معين من الحمض النووي. يقول Zoltán Ivics من مركز Max Delbrück للطب الجزيئي في برلين ، الذي قاد التجارب: "كان سبب اختيارنا Harbinger3_DR هو موقع الإدخال المحدد بشكل غير متوقع". "كنا نأمل في استخدام هذا العنصر [المتجسد] للدراسات اللاحقة ، لفهم كيفية اختيار هذا الموقع المستهدف المحدد.".

باستخدام جين أسماك الزيبرا كقالب ، صنعت مجموعة Ivics Harbinger3_DR مع المكونات الضرورية للعمل في الخلايا البشرية. في حين أن معظم الجينات تشفر بروتينًا مفيدًا للكائن الحي ، فإن الينقولات هي طفيليات ذاتية الخدمة وتشفر فقط ما يكفي من الآلات لمواصلة تحريك نفسها حول الجينوم. تشتمل هذه المعدات عادةً على إنزيم ، يُعرف باسم transposase ، يقوم بالقطع واللصق. قام تسلسل Harbinger3_DR أيضًا بترميز جزيء غامض أطلق عليه الباحثون اسم Myb-like ، لتشابهه مع بروتين آخر.

قام العلماء بتسليم التركيبة إلى خلايا بشرية مستنبتة ، والتي بدأت في تصنيع البروتينات المشفرة من الينقولات. لاحظ Ivics وزملاؤه أن البروتين الشبيه بـ Myb كان ضروريًا لإدخال إنزيم transposase إلى نواة الخلية وتجنيده إلى أطراف الينقولات ، حيث يقطع الإنزيم الجين أولاً من خيط DNA ثم يلصقه في مكان جديد. في تجارب المتابعة ، تريد Ivics جمع المزيد من التفاصيل حول كيفية تحكم البروتينين في موقع إدخال الجين. "نأمل أن نكتشف جوانب تفاعل الحمض النووي التي يمكن أن تساعدنا في تحديد أو هندسة مجالات معينة لاستهداف الجين" ، يشرح.

يريد Ivics وغيره من الباحثين الضغط على الينقولات في الخدمة كوسيلة توصيل أكثر أمانًا للجينات العلاجية. تعد الفيروسات المعطلة حاليًا الوسيلة الوحيدة لإدخال جين جديد بشكل دائم في الحمض النووي للمريض ، لكن الفيروسات تتكامل بشكل عشوائي إلى حد ما في جينوم المضيف. أدى إدخال الفيروس في الجينات الحرجة إلى الإصابة بسرطان الدم القاتل في العديد من متلقي العلاج الجيني. في حالات نادرة ، يمكن للفيروسات أيضًا أن تستعيد قدرتها على التكاثر ، مما يعرضها لخطر الإصابة بالعدوى.

تتمثل مفاتيح التحكم في الينقولات لتقديم العلاج الجيني في تعلم توجيهها إلى مناطق معينة من الجينوم ، بعيدًا عن الجينات المهمة ، وتعطيل قدرة العنصر على القفز بمجرد هبوطه في المكان المطلوب ، وفقًا لمارجي لامبرت ، عالمة الأحياء الجزيئية وأخصائي السلامة الأحيائية في جامعة ويسكونسن ماديسون. يقول لامبرت إنه إذا أمكن حل هذه الخلل ، فإن توصيل الجينات بواسطة الينقولات سيمثل "تقدمًا كبيرًا ، لأن لديهم المرونة لتعظيم مزايا [النواقل الفيروسية] وتقليل العيوب."

يعمل العديد من الباحثين بالفعل على إنشاء الينقولات التي تفتقر إلى القدرة على صنع الترانسبوزاز الخاص بهم. يمكن تسليم هذه النسخ إلى الخلايا التي تحتوي على ما يكفي من الإنزيم لتتكامل مرة واحدة ثم تبقى في مكانها.

وأظهر Ivics ، الذي أعاد إحياء ترانسبوزون قديمًا آخر في عام 1997 أطلق عليه اسم Sleeping Beauty ، العام الماضي أنه يمكنه التحكم في موقع إدخاله عن طريق توجيهه إلى تسلسلات مستهدفة محددة. ويقول: "حتى لو لم تكن هذه التكنولوجيا ناضجة بما يكفي للاستخدام السريري ، فقد تم إثبات صحة المفهوم". قد تكشف دراسة كيف يستهدف ينقل Harbinger3_DR بشكل طبيعي تسلسلات معينة عن بعض التقنيات الجديدة المفيدة.

يقول تيان شو ، عالِم الوراثة في كلية الطب بجامعة ييل ، والذي يعمل مع ترانسبوزون مختلف ، يُسمى PiggyBac ، في الفئران والخلايا البشرية: إن التعاون بين ترانسبوزيز والبروتين الشبيه بـ Myb "غير عادي حقًا" يلقي ضوءًا جديدًا على كيفية عمل الينقولات ".

تتوقع Ivics أن تكون ذريته التي تمت دراستها بشكل أفضل ، Sleeping Beauty ، جاهزة في غضون خمس سنوات تقريبًا لتظهر لأول مرة في تجربة العلاج الجيني.

شعبية حسب الموضوع