التكنولوجيا الحيوية
مختبر افتراضي مستوحى من CRISPRi “CREME”، يهدف إلى خفض العتبة للإنجازات الكبرى
أضف Securities.io إلى مصادرك المفضلة على Google
ثورة CRISPR
CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) هو أداة تم اكتشافها حديثًا لتعديل الجينات. يتيح تعديلًا جينيًا دقيقًا وموجهًا للغاية، وقد فاز مكتشفوه بجائزة نوبل لعام 2020، وهي القصة التي استكشفناها في “الاستثمار في إنجازات جائزة نوبل – CRISPR للهندسة الجينية الدقيقة”.
المصدر: Lab Associates
النظام الأولي لـ CRISPR الذي تم اكتشافه كان CRISPR-Cas9، ومنذ ذلك الحين تم اكتشاف أو إنشاء العديد من الأنظمة المعدلة لـ CRISPR. يمكنك قراءة المزيد عن التفاصيل التقنية لـ CRISPR في مقالتنا “ما هو CRISPR-Cas12a2؟ & لماذا يهم?”
CRISPR في طليعة ثورة الجينوم، حيث تم الآن اعتماد أولى العلاجات الجينية باستخدامه لأمراض الدم، وهو ما استكشفناه بعمق في “العلاجات الجينية لمرض الخلايا المنجلية المعتمدة من FDA تسلط الضوء على إمكانات تقنيات CRISPR/Cas9”.
منذ اكتشافه، كان العثور على طريقة لاستغلال CRISPR لتعديل جين أو تسلسل DNA محدد مهمة شاقة تتطلب الكثير من الخبرة والعمل اليدوي. لكن هذا قد يتغير بفضل التطور السريع لأدوات الذكاء الاصطناعي.
CRISPR والذكاء الاصطناعي
تم اتخاذ الخطوة الأولى لدمج الذكاء الاصطناعي مع تقنية CRISPR قبل بضعة أشهر، من خلال “OpenCRISPR-1”، وهو ذكاء اصطناعي مفتوح المصدر صُمم لتصميم نظام CRISPR مخصص لحالات معينة (تابع الرابط لمقالنا المرتبط).
الآن، يحدث خطوة جديدة مع CREME (Cis-Regulatory Element Model Explanations). يستطيع CREME استعراض آلاف أو مئات الآلاف من الطفرات المحتملة “in‑silico” وتقييم إمكاناتها العلاجية.
أُجري هذا البحث في مركز سيمونز للبيولوجيا الكمية، مختبر كولد سبرينغ هاربر، نيويورك بواسطة شوشان تونيان وبيتر ك. كو، ونُشر في مجلة Nature Genetics تحت عنوان “Interpretating cis‑regulatory interactions from large‑scale deep neural networks”.
Peter Koo – المصدر: CSHL
توسيع نطاق CRISPRi
ما يفعله نظام CREME الذكي هو نسخة افتراضية من CRISPi، أو تداخل CRISPR.
CRISPRi هو طريقة لتقليل نشاط جينات محددة عند الطلب باستخدام تقنية CRISPR، عبر استخدامها لإنشاء شيء مشابه لطرق RNAi (تداخل RNA).
نظريًا، يمكن لـ CRISPRi توفير رؤى قيمة جدًا حول وظائف الجينات وصلتها بالإشارات الخلوية، والمسارات الأيضية، واستجابات الهرمونات والجهاز المناعي، وغيرها.
عمليًا، يُعد CRISPRi مكلفًا من حيث الوقت والمال، مما يحد من تطبيقاته في الواقع. لذا جاءت الفكرة بمحاكاة CRISPRi أولاً عبر الذكاء الاصطناعي، قبل تحديد أيها يستحق الاستكشاف.
يسمح CREME للعلماء بإجراء تغييرات مماثلة في جينوم افتراضي ويتنبأ بتأثيراتها على نشاط الجينات. بعبارة أخرى، إنه تقريبًا نسخة ذكاء اصطناعي من CRISPRi.
“في الواقع، تنفيذ CRISPRi في المختبر صعب للغاية. وأنت مقيد بعدد الاضطرابات والنطاق.
لكن بما أننا نجري جميع اضطراباتنا [افتراضيًا]، يمكننا دفع الحدود. والنطاق التجريبي الذي أجريناه غير مسبوق—مئات الآلاف من تجارب الاضطراب.
Peter Koo – أستاذ مساعد في مختبر كولد سبرينغ هاربر.
فهم الجينوم على نطاق واسع
هناك على الأقل ملايين الطفرات التي قد تكون ذات اهتمام للبحث في علم الوراثة والجينوميات. لذا فإن الأمر يشبه إلى حد كبير البحث عن إبرة في كومة قش.
وعلى الرغم من التقدم في تسلسل الجينوم، التحليل المتعدد الأوميك، وأتمتة المختبرات، لا يزال اختبار الأفكار المحتملة واحدةً تلو الأخرى مستهلكًا للوقت.
بدلاً من ذلك، يحول CREME هذه العملية إلى آلاف التجارب الافتراضية بنقرة زر واحدة. يمكن استخدام ذلك للبدء في تحديد وفهم المناطق الرئيسية في الجينوم.
تآزر الذكاءات الاصطناعية
اتجاه متنامٍ في استخدام الذكاء الاصطناعي للبحث الأساسي هو الاستفادة من عدة ذكاءات اصطناعية متخصصة للغاية في مشروع بحث واحد.
ذلك لأن كل ذكاء اصطناعي عادةً ما يُصمم لأداء مهمة واحدة فقط. يمكن أن يصبح مخرجات ذكاء اصطناعي مدخلًا لذكاء آخر، للحصول على رؤى إضافية بسرعة فائقة.
في هذا البحث، دمجوا CREME مع أداة ذكاء اصطناعي أخرى، Enformer، وهو ذكاء اصطناعي من جوجل قادر على التنبؤ بكيفية تأثير تسلسل DNA على التعبير الجيني.
سمح الجمع بين الذكائين لفريق بيتر كو باكتشاف سلسلة من القواعد الجينية التي تعلمها Enformer أثناء تحليل الجينوم.
هذا اكتشاف مهم، حيث إن العديد من الذكاءات الاصطناعية في الممارسة العملية تُعدّ “صندوقًا أسود” لا يُظهر بوضوح كيف يصل الشبكة العصبية العميقة إلى استنتاجاتها.
يمكن أن يساعد ذلك أيضًا في جعل تقنيات RNAi وCRISPRi أكثر دقة:
“فهم قواعد تنظيم الجينات يمنحك المزيد من الخيارات لضبط مستويات التعبير الجيني بطرق دقيقة وقابلة للتنبؤ.”
Peter Koo – أستاذ مساعد في مختبر كولد سبرينغ هاربر.
بشكل عام، من المرجح أن تُقدِّم هذه الأدوات الذكائية الجديدة أهدافًا علاجية جديدة وتُسهم في فهم أفضل لكيفية عمل الجينوم.
لا حاجة لمختبر؟
أحد تأثيرات هذه الأدوات الرقمية هو أنها تتيح للباحثين الذين لا يمتلكون إمكانية الوصول إلى مرافق مختبرية متقدمة المساهمة في اكتشافات جديدة.
ليس كل العقول اللامعة في علم الأحياء والطب لديها بالضرورة ميزانيات بملايين الدولارات أو مختبرات من الطراز الأول. كما نعلم من تاريخ العلم أن الأفكار الأكثر تحولًا أحيانًا تأتي من خارج الأبحاث السائدة.
لذلك، لا تساعد أدوات الذكاء الاصطناعي مثل CREME الباحثين الذين يعملون حاليًا مع CRISPR وأدوات التحول الجيني الأخرى فحسب، بل يمكنها أيضًا تمكين علماء آخرين بأفكار جديدة، خاصة في المؤسسات البحثية غير الغربية التي قد تكون أقل تمويلاً.
على سبيل المثال، قد نرى CRISPR وCRISPRi يُستخدمان على نطاق أوسع في الزراعة أو البيولوجيا التركيبية.
الاستثمار في CRISPR
مع اعتماد أول علاج جيني باستخدام CRISPR، كان تركيز الاستثمارات في CRISPR على الأمراض النادرة والعلاج الجيني.
لكن التقنية أكثر تنوعًا من ذلك، حيث تمتلك إمكانات في علاج السرطان، الأمراض الأيضية، الشيخوخة، الزراعة، البيولوجيا التركيبية، وغيرها.
يمكنك الاستثمار في شركات CRISPR عبر العديد من الوسطاء، ويمكنك العثور هنا، على securities.io، على توصياتنا لأفضل الوسطاء في الولايات المتحدة، كندا، أستراليا، المملكة المتحدة، وكذلك العديد من البلدان الأخرى.
إذا لم تكن مهتمًا فقط بشركات CRISPR، يمكنك أيضًا النظر في صناديق الاستثمار المتداولة في مجال التكنولوجيا الحيوية مثل WisdomTree BioRevolution UCITS ETF (WBIO) (WT ) ، VanEck Biotech ETF (BBH)، أو First Trust NYSE Arca Biotechnology Index Fund (FBT) التي ستوفر تعرضًا أكثر تنوعًا للاستفادة من نمو الاقتصاد الحيوي.
أو اطلع على مقالتنا حول “أفضل 5 شركات CRISPR للاستثمار فيها”.
شركات CRISPR
1. CRISPR Therapeutics
CRSP مخطط السعر
ما يميز CRISPR Therapeutics (CRSP ) هو فريق المؤسسين النخبوي، بما في ذلك الدكتورة إيمانويل شاربنتييه التي كشفت عن الآليات الأساسية لتقنية CRISPR‑Cas9، مما وضع الأساس لاستخدام CRISPR‑Cas9 كأداة تحرير جيني متعددة الاستخدامات ودقيقة. وقد حازت على العديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة Breakthrough في العلوم الحياتية.
تعمل CRISPR Therapeutics على تطوير منصة تحرير جيني فعّالة ومتعددة الاستخدامات باستخدام CRISPR/Cas9 لعلاج أمراض الهيموغلوبين، السرطان، السكري، وأمراض أخرى.
العلاج الأول الذي كانوا يطورونه كان مستهدفًا أمراض الدم مثل β‑ثلاسيميا ومرض الخلايا المنجلية.
تمت الموافقة عليه الآن تحت الاسم التجاري Casgevy لكلا التطبيقين. كما أن برنامجهم الأول للـ CAR‑T الخلوي المتجانس المستهدف لأورام الخلايا B قيد التجارب السريرية.
المصدر: CRISPR Therapeutics
بينما يُعد مرض الخلايا المنجلية سوقًا صغيرًا نسبيًا، فإن نضوج التقنية سيسمح لهم بالتوسع لاستهداف متجهات أمراض أخرى.
يمكن للتقدمات في تقنية CRISPR مثل CREME أن تشكل ميزة كبيرة للشركات التي لديها منتجات معتمدة مثل CRISPR Therapeutics وشريكها Vertex. مع نظام CRISPR محسّن جديد، يمكنهم خلال بضع سنوات تحسين علاجات β‑ثلاسيميا ومرض الخلايا المنجلية. كما سيُجدد ذلك الملكية الفكرية والبراءات، مما يسمح لـ Casgevy بأن يظل منتجًا مربحًا لفترة أطول.
2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.
DNA مخطط السعر
تنتج الشركة كائنات حية حسب الطلب لتطبيقات محددة. وقد وسعت تطبيقاتها بشكل واسع عبر العديد من برامج البحث والشراكات:
- القنابيديولات
- إنتاج لقاحات mRNA والطب الحمضي النووي
- بروتينات الطعام
- إنتاج الأسمدة الحيوية بالتعاون مع Bayer
- ميكروبات مبرمجة لأمراض الأمعاء
- معالجة الميكروبلاستيك
- الأمن الحيوي واكتشاف الممراض
- إعادة تدوير النفايات والملوثات
العديد من هذه التعديلات تعتمد على CRISPR أو تقنيات تحرير جيني مشابهة، لا سيما علاجات CAR‑T للسرطان الخاصة بها.
من خلال توفير منصة جاهزة لهندسة الخلايا، تصبح Ginkgo مزود خدمة رئيسي في صناعة التكنولوجيا الحيوية، متجاوزةً قطاع الأدوية إلى الزراعة، الأمن الحيوي، والعمليات الكيميائية الصناعية. توفر الخبرة والسرعة وتساعد على تقليل التكاليف الثابتة وكمية النفقات الرأسمالية المطلوبة لمشروع بحث.
يتجلى ذلك في تنوع العملاء والشركاء الذين تعاملت معهم الشركة خلال السنوات القليلة الماضية.
المصدر: Gingko Bioworks
إنها سهم جذاب للمستثمرين الذين يرغبون في المراهنة على تقنيات تحرير الجينات وهندسة الخلايا، دون التركيز على تطبيق واحد فقط. وهذا عادةً ما يكون أكثر جاذبية للمستثمرين الذين يركزون على النمو.
يمكن أن يكون ظهور أدوات مفتوحة المصدر ومجانية مثل CREME وEnformer وOpenCRISPR-1 دفعة هائلة لشركات مثل Gingko، التي تركز أكثر على تطوير عشرات أو مئات الكائنات والخلايا المخصصة بدلاً من السعي لإصدار نسخة محددة من CRISPR أو علاج واحد فقط.
بهذه الطريقة، يمكنها الاستفادة بسرعة من تقنيات CRISPR الخاصة بنوع نبات معين أو أن تكون أكثر فاعلية على بعض جينات القنابيديولات، أو الإنزيمات التي تستهلك البلاستيك، وغيرها.
