العلماء يقللون من حجم خطة جريئة لجعل الجينوم البشري من الصفر

مشروع البناء الجيني يحول التركيز إلى صنع خلايا بشرية مقاومة للفيروسات.

تم تقليص خطة جريئة لتوليف جينوم بشري كامل ، بهدف تحقيق هدف أكثر قابلية للتحقيق من الناحية الفنية على المدى القريب. بدلاً من توليف جميع أزواج قواعد الحمض النووي للجينوم البشري البالغ عددها 3 مليارات ، سيحاول المشروع الآن إعادة ترميز الجينوم لإنتاج خلايا محصنة ضد العدوى الفيروسية.

أعلن منظمو مشروع Genome Project-Write (GP-write) ، وهي شراكة عالمية بين القطاعين العام والخاص تضم حوالي 200 عالم ، عن تحول الأولوية في اجتماع عُقد في بوسطن ، ماساتشوستس ، في الأول من مايو / أيار.

ولكن حتى الطموحات التي تم تقليص حجمها قد يكون من الصعب تحقيقها قريبًا ، لأن الجهد المستمر منذ عامين لا يزال يفتقر إلى تمويل مخصص لما يُقدر تكلفته بعشرات ، إن لم يكن مئات ، ملايين الدولارات ويستمر عقدًا أو أكثر.

"اعتقدنا أنه من المهم أن يكون لدينا مشروع على مستوى المجتمع يمكن للناس أن يتأخروا فيه ،" يقول القائد المشارك للمشروع جيف بويك ، عالم وراثة الخميرة في جامعة نيويورك. عندما بدأ الجهد في عام 2016 ، تم إدراج إنشاء خط خلايا بشرية مقاوم للفيروسات كواحد من عدة مشاريع تجريبية من شأنها تطوير التكنولوجيا لتوليف الجينوم الكامل. مع التركيز على خط الخلايا الآن ، يجب أن يكون جمع الأموال أسهل ، كما تقول نانسي كيلي ، محامية التكنولوجيا الحيوية التي تشارك في قيادة الجهود مع Boeke و George Church ، عالم الجينوم في كلية الطب بجامعة هارفارد في بوسطن.

يوافق المتفرجون بشكل عام على تحول الأولوية. يقول مارتن فوسينجر ، عالم الأحياء التركيبية في المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ: "هذه فكرة رائعة". ويضيف: "إنه موجه أكثر نحو المرافق والتطبيقات" - وليس فقط تركيب الحمض النووي لمصلحته.

سيسمح خط الخلايا البشرية المقاوم للفيروسات للشركات بصنع اللقاحات والأجسام المضادة والأدوية البيولوجية الأخرى دون التعرض لخطر التلوث الفيروسي. يمكن أن يساعد أيضًا في صنع عقاقير بروتينية بزخارف كيميائية مماثلة لتلك الموجودة في البروتينات البشرية ، لتقليل خطر رفض الجهاز المناعي للجسم لها. ومع ذلك ، لا يزال الهدف الرئيسي للمنظمين هو تحسين تقنيات الحمض النووي ، وليس إنشاء منتج معين.

يقول هاريس وانج ، عالم الأحياء التركيبية في المركز الطبي بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك ، وعضو GP- "الفكرة هي تطوير التقنيات للقيام بذلك بسرعة وسهولة باستخدام مجموعة متنوعة من تقنيات تحرير الجينات والتوليف". اللجنة التنفيذية العلمية للكتابة. يضيف وانغ أن مشروع خط الخلايا البشرية "الآمن للغاية" يتمتع "بالمستوى الصحيح من التعقيد والصعوبة والعديد من جوانب التصميم المختلفة" لدفع هذه التقنيات إلى الأمام.

ومع ذلك ، هناك شيء واحد ليس لديه الكثير من التمويل المخصص. على الرغم من أن شركة تكنولوجيا تعديل الجينات قالت إنها ستتبرع بالخبرة الفنية في الاجتماع ، لم يتقدم أي داعم مالي للأمام.

يقدر تشيرش أن الكونسورتيوم لديه أكثر من الشركات الأمريكية. يُدرجها تشيرش في تقديراته ليس لأن الشركات قد أعطت أموالًا للجهد ، ولكن لأنه يقوم بجدولة ما يسميه "مسودة أولية لملخص السوق" لـ "النظام البيئي" للتخليق الجيني.

على هذا النحو ، فهو يضم مئات الملايين من الدولارات التي جمعتها شركة eGenesis ، وهي شركة ناشئة شارك في تأسيسها في كامبريدج ، ماساتشوستس ؛ شركة Twist Bioscience في سان فرانسيسكو ، كاليفورنيا ، والتي كان أحد المساهمين فيها ؛ و Ginkgo Bioworks ، وهي شركة للبيولوجيا التركيبية في بوسطن استحوذت العام الماضي على مشروع آخر مدعوم من الكنيسة ، Gen9. وعلى الرغم من أن قادة eGenesis و Twist كانوا نشطين في GP-write ، فإن الإدارة العليا لـ Ginkgo لم تفعل ذلك. تقول كريستينا أغاباكيس ، المديرة الإبداعية: "نحن لسنا مشاركين في كتابة GP على الإطلاق ، وأنا مندهش لرؤية أنهم أدرجونا في قائمة التمويل هذه".

الكنيسة تدافع عن حساباته. يقول: "سيكون أمرًا رائعًا إذا حققنا أهداف GP - الكتابة بالكامل بأموال موجودة مسبقًا أو غير محددة". "شركات مثل Gingko ذات صلة مستقلة عن علاقاتها الرسمية.".

عندما (وإذا) يستطيع الكونسورتيوم تأمين التمويل لمشروع خط الخلايا البشرية شديد الأمان ، يخطط الفريق لتقليد الجهود السابقة التي بذلها مختبر تشيرش لإعادة ترميز جينوم بكتيريا الإشريكية القولونية ، مما يجعلها مقاومة للفيروسات.

في هذا المشروع ، استبدل الباحثون جميع الحالات الـ 321 لكلمة جينية مكونة من 3 أحرف ، أو كودون ، بآخر ينقل نفس الرسالة. ثم قاموا بإزالة الجين الذي سمح للخلية بقراءة الكودون الأصلي. لم يؤثر هذا كثيرًا على الميكروب المعاد تصميمه ، لكنه نجح في تحييد الغزاة الفيروسيين لأنهم ، مثل كل أشكال الحياة الطبيعية ، يعتمدون على هذا الكودون لتجميع البروتين بشكل صحيح.

لن يكون توسيع تقنية إعادة الترميز هذه لتشمل الجينوم البشري أمرًا سهلاً. إن إعادة توظيف كودون واحد فقط في جميع الجينات البشرية البالغ عددها 20000 سيتطلب مئات الآلاف من تغييرات الحمض النووي. قد يكون من الأسهل تركيب أجزاء كبيرة من الجينوم بدلاً من تعديل الحروف واحدة تلو الأخرى.

استخدم فريق تشرش التركيب في أعمال المتابعة لإعادة ترميز سبعة أكواد في جينوم الإشريكية القولونية. احتاج هذا الجهد إلى ما يقرب من 150000 تغيير جيني ، وكشف عن قيود تصميم غير متوقعة وصعوبات في تجميع أجزاء الحمض النووي معًا. لقد أعاقت هذه الجهود لجعل البكتيريا المعاد بناؤها قابلة للحياة.

يجب أن يكون هذا تذكيرًا واقعيًا مع انطلاق مشروع خط الخلايا البشرية شديد الأمان ، كما تقول نيلي أوستروف ، باحثة ما بعد الدكتوراة في مختبر تشيرش والتي تقود البحث. تقول: "في البشر ، سيكون هناك الكثير من قواعد التصميم التي لا نعرفها."