قد يلعب CRISPR دورًا رئيسيًا في التقنيات الجديدة المستخدمة لتحديد الفيروسات مثل H5NI والإنفلونزا

CRISPR يمكنه فعل أكثر من تعديل الجينات

CRISPR (التكرارات المتقاربة المتناظرة القصيرة المتكررة) معروف أكثر كأداة للهندسة الوراثية ومؤخرًا لعلاج الأمراض الجينية مثل فقر الدم المنجلي. نستكشف العديد من هذه التطبيقات في مقالتنا “من العمى إلى بدائل اللحوم: تعديل الجينات باستخدام CRISPR يواصل تحقيق نتائج واعدة”.

ما يجعل CRISPR فريدًا كأداة جينية هو قدرته على مطابقة وتحديد التسلسلات الجينية الدقيقة بدقة.

يتم الآن إعادة توجيه هذه الدقة لاختبار الأمراض وقد تكون أبسط في الاستخدام وأكثر كفاءة من حيث التكلفة مقارنةً باختبارات PCR الأكثر شيوعًا.

أعلن الباحثون من معهد برود، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة برينستون عن إطلاق اختبار شريط يعتمد على تقنية CRISPR، قادر على التمييز بين النوعين الرئيسيين للإنفلونزا الموسمية، الإنفلونزا A و B، بالإضافة إلى سلالات الإنفلونزا الموسمية H1N1 و H3N2.

المصدر: Broad Institute

كيف يعمل؟

تم تطوير التقنية لأول مرة في عام 2020 تحت اسم SHINE (تسليط الضوء المبسط على العدوى لتوجيه الأوبئة). تم بناء ذلك على طريقة اختبار سابقة تعتمد على CRISPR، SHERLOCK (إلغاء قفل المراسل الإنزيمي عالي الحساسية المحدد). بينما كان SHERLOCK فعالًا، فإن الخطوات المتعددة للطريقة زادت من مخاطر الأخطاء والقراءات الخاطئة.

المصدر: Nature

يمكن للطريقة الجديدة SHINE بدلاً من ذلك اكتشاف الفيروسات باستخدام قراءة لونية ورقية وقراءة فلورية داخل الأنابيب. علاوة على ذلك، يمكن تفسير نتائج القراءة الفلورية تلقائيًا عبر تطبيق هاتف ذكي مرفق.

لماذا يهم ذلك

اختبارات PCR مكلفة وتتطلب معدات متخصصة. نتيجة لذلك، يتم اختبار عدد قليل فقط من المرضى (باستثناء ظروف الجائحة، بالطبع)، عادةً فقط الفئة التي تزور المستشفى بدلاً من طبيب الأسرة.

غالبًا ما يُستخدم اختبار المستضد كبديل لاختبار PCR، لكنه أقل موثوقية وحساسية بكثير.

مع تحديد السلالة بشكل صحيح وبمتطلبات منخفضة من حيث التكلفة والتعقيد، يمكن للأطباء، على سبيل المثال، اتخاذ قرار بشأن استخدام أوسيلتاميفير. هذا المضاد الفيروسي الشائع فعال فقط لبعض السلالات.

تطبيق آخر قد يكون مساعدة العلماء على مراقبة تفشي الوباء بشكل أفضل من خلال الاختبارات السريعة في الميدان.

CRISPR يتفوق على الطرق السابقة

يهدف توسيع SHINE في عام 2024 لتشمل سلالات إنفلونزا مختلفة إلى استبدال الطريقة المستخدمة حاليًا في مختبرات علم الأمراض، وخاصة PCR.

تتطلب الأساليب التشخيصية التقليدية مثل تفاعل السلسلة المتقطعة (PCR) أوقات معالجة طويلة، وفريقًا مدربًا، ومعدات متخصصة، ومجمدات لتخزين الكواشف عند -80°C، بينما يمكن إجراء SHINE في درجة حرارة الغرفة خلال حوالي 90 دقيقة. حاليًا، يتطلب الاختبار فقط كتلة حرارة غير مكلفة لتسخين التفاعل، ويعمل الباحثون على تبسيط العملية بهدف الحصول على النتائج خلال 15 دقيقة.

بشكل عام، قد تؤدي الاختبارات القائمة على CRISPR أداءً أفضل من الناحية العملية والتجارية، وفي النهاية قد تحل محل PCR عند اختبار الفيروسات المتغيرة بشدة مثل الإنفلونزا وفيروسات كورونا.

الفيروسات التالية في القائمة

من المرجح أن يتم توسيع النسخة القادمة من اختبارات الشريط القائمة على CRISPR بحيث يمكن استخدامها للكشف عن فيروس الإنفلونزا وتحديد السلالة الموجودة، والتمييز بين الفيروسات ذات الأعراض المتشابهة، مثل فيروسات كورونا والإنفلونزا (فيروس الإنفلونزا).

موضوع عاجل آخر هو سلالات إنفلونزا الطيور والخنازير. هذه الأمراض تسبب دمارًا في عمليات الزراعة. وتُشكل مخاطر جدية على صحة الإنسان، مع احتمال حدوث جائحة جديدة إذا تكيفت هذه الفيروسات من مضيفيها الحيوانيين إلى البشر.

نظرًا للنجاح السابق المثبت مع كوفيد والإنفلونزا الآن، من المحتمل أن تصبح الاختبارات القائمة على CRISPR مثل SHINE أكثر شيوعًا قريبًا. سيكون ذلك مفيدًا بشكل خاص للفيروسات التي تتطور بسرعة، حيث يكون تتبع انتشار السلالات المختلفة أمرًا حيويًا، وهو مهمة عادةً ما تكون أشرطة المستضد ضعيفة فيها.

شركات CRISPR

1. Ginkgo Bioworks

تنتج الشركة كائنات حسب الطلب لتطبيقات محددة. تشمل هذه التطبيقات الطبية الحيوية والعديد من برامج الصناعات وعلوم المواد.

كما لديها قطاع كبير للأمن البيولوجي، الذي ازدهر خلال الجائحة.

Ginkgo Bioworks (DNA ) قد وسعت تطبيقاتها على نطاق واسع مع العديد من برامج البحث والشراكات:

• الكانابينويدات
• إنتاج لقاحات mRNA والطب الحمضي النووي
• بروتينات الطعام
• إنتاج الأسمدة الحيوية in partnership with Bayer
• ميكروبات قابلة للبرمجة لأمراض الأمعاء
• معالجة الميكروبلاستيك
• الأمن البيولوجي واكتشاف الممرضات
• إعادة تدوير النفايات والملوثات

تحقق الشركة أرباحها من خلال الحصول على دفعة مقدمة أولاً لعملية التطوير، ثم من خلال حقوق الملكية على المنتج النهائي.

شراكات Gingko تتوسع باستمرار، مع:

• شراكة متنامية مع Novo Nordisk.
• شراكة مع شركة Sojitz اليابانية للتجارة.
• تمويل DARPA للبروتينات الجديدة للتحكم في الجليد في بيئات الطقس البارد القاسي.
• $331M deal with Pfizer.
• $490M deal with Merck to optimize biologics manufacturing.
• $406M deal with Boehringer Ingelheim for undruggable targets.

تتعاون Ginkgo Bioworks أيضًا مع جميع الشركات الزراعية الكبرى، معظمها لديه بعض الاهتمامات في إنتاج الوقود الحيوي وعلم الأحياء الدقيقة. تشمل بعض هذه الشركات Bayer و Cargill و Syngenta و Corteva و ADM و Exacta وغيرها.

المصدر: Gingko Bioworks

تجربة Gingko في تصميم التسلسلات الجينية المخصصة، بالإضافة إلى مراقبة الأمن البيولوجي، تجعلها مرشحًا جيدًا للاستفادة من ظهور طرق اختبار جديدة تعتمد على الحمض النووي.

لذا، مع إثبات أن الاختبارات القائمة على CRISPR أصبحت بديلاً قابلًا للتطبيق لاختبارات PCR (سوق ضخم، حتى خارج ظروف الجائحة)، قد تتمكن Gingko من استغلال خبرتها وشراكاتها للحصول على حصة من هذا السوق الناشئ.

2. Editas Medicine, Inc.

تأسست Editas على يد جينيفر دودنا، مكتشفة CRISPR-Cas9. بدأت Editas بالعمل مع Cas9 لكنها الآن تركز على نسخة مملوكة من Cas12 قامت بتصميمها: AsCas12a.

يمكنك قراءة المزيد عن الخصائص الفريدة لـ Cas12a في مقالتنا المخصصة “ما هو CRISPR-Cas12a2؟ ولماذا يهم؟”.

للتلخيص بإيجاز، Cas12as فريدة لأنها:

• المشكلات الصعبة التي لا يمكن حلها باستخدام Cas9 قد تكون قابلة للحل باستخدام Cas12a
• هذا يؤدي إلى فرص أعلى لتعديل الجينات مقارنةً بـ Cas9.
• يمكن تعديل أكثر من جين في آن واحد باستخدام CAs12a.

يمكنك أيضًا قراءة نظرة عامة على جميع شركات جينيفر دودنا في المقالة المقابلة “أفضل شركات جينيفر دودنا للمراقبة.”

تركز Editas على مرض فقر الدم المنجلي (SCD) وبيتا-ثلاسيميا، وهما المرضان اللذان خسرتهما السباق للحصول على أول موافقة علاجية أمام المنافسين CRISPR Therapeutics (CRSP ) و BlueBirdBio.

مع ذلك، تمتلك Editas براءات اختراع هامة على CRISPR-Cas12، والتي استخدمها باحثون آخرون في جامعة نيو ساوث ويلز بأستراليا لتطوير اختبار شريط COVID-19 (اختبار الشريط الذي ذكره باحثو معهد برود أعلاه استخدم CRISPR-Cas13).

تركز Editas على إصدارات أخرى من CRISPR غير “الكلاسيكية” CRISPR-Cas9، مما قد يكون مفيدًا للدخول بسرعة إلى سوق اختبارات شريط CRISPR وتجارة (مع أو بدون شراكة) نسختها الخاصة من اختبارات الشريط التي طورها باحثون في الجامعات الرائدة.