من العمى إلى بدائل اللحوم: تحرير الجينات بتقنية CRISPR يواصل تحقيق نتائج واعدة

ثورة CRISPR

CRISPR (تكرارات قصيرة متناظرة متقاربة ومنتظمة) هو أداة تم اكتشافها مؤخرًا لتعديل الجينات. يسمح بتعديل جيني دقيق وموجه للغاية، وقد فاز مكتشفوه بـ جائزة نوبل 2020.

المصدر: Lab Associates

النظام الأولي لـ CRISPR الذي تم اكتشافه كان CRISPR-Cas9، وقد تم اكتشاف أو إنشاء العديد من الأنظمة المعدلة لـ CRISPR منذ ذلك الحين. يمكنك قراءة المزيد عن التفاصيل التقنية لـ CRISPR في مقالتنا “ما هو CRISPR-Cas12a2؟ ولماذا هو مهم؟

CRISPR في طليعة ثورة الجينوم، حيث تم الآن اعتماد أولى العلاجات الجينية باستخدامه لأمراض الدم، وهو ما استكشفناه بعمق في “كيف تستهدف شركات CRISPR فقر الدم المنجلي”.

يبدو أن كل شهر يمر يجلب علاجًا أو تطبيقًا ثوريًا جديدًا لـ CRISPR. أحدث ما تم إصداره هو علاج شكل نادر من العمى.

علاج العمى باستخدام CRISPR؟

في ورقة علمية بعنوان “تحرير الجينات لتدهور الشبكية المرتبط بـ CEP290”، رأى الباحثون والأطباء في جامعات Harvard Medical School، Pennsylvania، Michigan، Miami، Oregon Health and Science، بالإضافة إلى Perelman School of Medicine وEditas Medicine نتائج ملحوظة في علاج مرض يُدعى Leber Congenital Amaurosis (LCA).

يتسبب LCA في تدهور الرؤية خلال الأشهر الأولى من الحياة. لا يوجد حاليًا علاج لـ LCA، وهو يؤثر على ما يقدر بـ 50,000 شخص في الولايات المتحدة و180,000 شخص حول العالم.

المصدر: Frontiers

بعد توقف في عام 2022,  Editas Medicine (EDIT ) أعلن في مايو 2024 أن التجربة السريرية لـ EDIT-101 شهدت تحسنًا ملحوظًا لدى 79% من الـ 14 مشاركًا في التجربة بعد تلقيهم العلاج الجيني التجريبي.

“أحد مشاركي التجربة شارك عدة أمثلة، بما في ذلك القدرة على العثور على هاتفه بعد فقدانه ومعرفة أن ماكينة القهوة تعمل من خلال رؤية أضوائها الصغيرة.

في حين قد تبدو هذه المهام تافهة لأولئك الذين يرون بصريًا بشكل طبيعي، فإن مثل هذه التحسينات يمكن أن يكون لها تأثير كبير على جودة الحياة للأشخاص ذوي الرؤية المحدودة.” – مارك بنيسي، د.م، د.ف. – عالم الأبحاث الرئيسي في جامعة أوريغون للصحة والعلوم

الخطوات التالية لـ EDIT-101

الآن بعد إثبات كفاءة العلاج، وعدم وجود آثار جانبية خطيرة، الخطوة التالية هي تحديد “الجرعة المثالية، وما إذا كان تأثير العلاج أكثر وضوحًا في فئات عمرية معينة مثل المرضى الأصغر سنًا، وإدراج نقاط نهائية محسنة لقياس التأثير على الأنشطة اليومية”.

“أملنا هو أن تفتح الدراسة الطريق لعلاجات للأطفال الأصغر سنًا الذين يعانون من حالات مماثلة ومزيد من التحسينات في الرؤية.

تمثل هذه التجربة علامة فارقة في علاج الأمراض الجينية، وخاصة العمى الجيني، من خلال تقديم علاج بديل مهم عندما لا تكون الأشكال التقليدية للعلاج، مثل تعزيز الجينات، خيارًا.” – توماس س. أليمان، د.م – أخصائي عيون أطفال في مستشفى الأطفال بفيلادلفيا.

أحدث تقدمات CRISPR

قدوم تقنية In-Vivo CISPR

تظهر نتائج EDIT-101 إمكانات النهج “in-vivo” لعلاجات CRISPR، والذي يختلف عن طريقة “ex-vivo” المستخدمة في العلاجات المعتمدة الآن لـ CRISPR لأمراض الدم مثل فقر الدم المنجلي وبيتا-ثلاسيميا.

(ناقشنا بالتفصيل هذا العلاج الأول المعتمد لـ CRISPR في مقالتنا “العلاجات الجينية لمرض فقر الدم المنجلي المعتمدة من قبل FDA وتبرز إمكانات تقنيات CRISPR/Cas9“)

قد يكون علاج العمى الخلقي مجرد البداية لهذه العلاجات، مع نتائج واعدة أخرى:

• في يناير 2024، تم تحقيق أول إنجاز عالمي في علاج ناجح لطفل يبلغ من العمر 11 عامًا وُلد بعمى سمعي خلقي. أُجريت التجربة السريرية بواسطة Eli Lilly(LLY) وشركة التكنولوجيا الحيوية الصغيرة التي تملكها، Akouos. تم استكشاف استخدام CRISPR لعلاج الصمم في مقالتنا “استعادة السمع لدى الأطفال الصم في تجربة علاج جيني سريرية“.
  • تجارب مماثلة أخرى جارية، منها تجربتان في الصين بدعم من Otovia Therapeutics وShanghai Refreshgene Therapeutics، وتجربة واحدة من قبل Regeneron (REGN) + Decibel Therapeutics
• Excision Bio حصلت علاجه EBT-101 لفيروس نقص المناعة البشرية (HIV) على أول نتائج تجريبية إيجابية (ملف أمان)، ويعتزم بدء تقييم علاجي، بهدف “إزالة الفيروس الرجعي المتكامل من جينوم الخلايا البشرية”.
• Verve Therapeutics لديها علاجان جينيان in-vivo قيد العمل، VERVE-101 و VERVE-102، كلاهما يستهدف أمراض القلب والأوعية الدموية.
  • تعتمد تقنية الشركة على تحرير القواعد (base editing)، وهو خيار قد يكون أكثر أمانًا أو أكثر قوة من تحرير الجينات الكلاسيكي باستخدام CRISPR.
• تحرير القواعد هو موضوع ناقشناه سابقًا في “تحرير الجينات: CRISPR Therapeutics مقابل Beam Therapeutics (CRSP ) “. وشركة Beam Therapeutics، وهي رائدة أخرى في تحرير القواعد، تتقدم أيضًا.
  • تسعى Beam Therapeutics لاستخدام تحرير القواعد لتعديل خلايا CAR-T لعلاج اللوكيميا الحادة اللمفاوية من النوع T (T-ALL) واللمفوما اللمفاوية الحادة من النوع T (T-LL)

يعمل آخرون على استغلال CRISPR ضد السرطان، بما في ذلك CRISPR Therapeutics، Ginkgo Bioworks Holdings (DNA ) ، Editas Medicine، Caribou Biosciences (CRBU ) ، وIntellia Therapeutics (NTLA ). نستكشف هذا الموضوع بمزيد من التفصيل في مقالتنا “كيف يمكن استخدام CRISPR لعلاج السرطان“.

CRISPR ما بعد الطب

إذا كان CRISPR آمنًا لتعديل أجسام المرضى، فهو أيضًا آمن لتغيير طعامنا. على سبيل المثال، يمكن استخدامه لإنشاء بدائل لحمية مصنوعة من الفطر وتتمتع بطعم وقوام يشبه اللحم، كما رأينا في “استخدام CRISPR-Cas9 لاختراق الجينات في الفطريات الصالحة للأكل وتحويلها إلى بدائل لحمية“.

في “CRISPR ما بعد صحة الإنسان: الجبهة الاستثمارية الجديدة لتعديل الجينات“، شرحنا كيف سيُستخدم CRISPR أيضًا لتعديل النباتات، لتحقيق تعديلات جينية أكثر تحكمًا لإنشاء أصناف محاصيل جديدة، تقليل الحاجة إلى المبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب، أو ابتكار وقود طحالب أكثر كفاءة.

سيُستخدم أيضًا لإنشاء مزيد من الماشية المنتجة وربما تحويل النباتات والحيوانات إلى مصانع حيوية تنتج أدوية بشرية، وأعضاء جاهزة للزرع، وتوابل وعطور عضوية، إلخ.

يمكن حتى استخدام CRISPR لـ “إحياء” الأنواع الميتة، حيث تعمل الشركة Colossal Laboratories & Biosciences على إعادة إنشاء الماموث من DNA مجمد باستخدام CRISPR.

الاستفادة من التقنيات الجديدة

المزيد من البيانات

جزء بسيط من حافة الابتكار في التكنولوجيا الحيوية هو التقدم التكنولوجي في مجالات علمية أخرى.

كان الانطلاقة الأولى للعلوم الجينية هو صعود تسلسل الجينوم الضخم منخفض التكلفة، كما رأينا عندما فحصنا أكبر مصنعين لأجهزة التسلسل، في “Illumina vs Pacific Bioscience: اختيار شركة تسلسل الجينوم من الجيل التالي“.

أدوات تحليلية أكثر دقة أيضًا تصبح ناضجة، لا سيما علم الأحياء المكاني (“البيولوجيا المكانية: Nanostring مقابل 10x Genomics (TXG ) “) وعلى العموم تقارب العديد من -omics مثل البروتيوميات، الترنسكريبتوميات، الميتابولوميات، إلخ، إلى التحليلات المتعددة الأوميكس (“المتعدد الأوميكس هو الخطوة التالية في التكنولوجيا الحيوية“)

إدارة البيانات باستخدام الذكاء الاصطناعي

لأطول فترة في تاريخ الطب، كان الحصول على بيانات جيدة حول ما يحدث في الجسم تحديًا صعبًا.

لقد تركت طوفان الأدوات التحليلية الجديدة العلوم الطبية بمشكلة عكسية: بيانات كثيرة جدًا لمعالجتها ومعقدة لدرجة أنها شبه غير قابلة للفهم. استكشفنا هذا الموضوع مع العديد من الأمثلة في مقالتنا “التقدمات في الذكاء الاصطناعي وتقنيات CRISPR لتسريع فهمنا للأمراض الجينية“.

أدوات الذكاء الاصطناعي مثل DeepCRISPR وCRISTA وDeepHF تُستخدم لتوجيه RNAs لتسلسل هدف محدد. يتضمن توقع RNAs المثالية عدة عوامل، مثل السياق الجينومي، نوع الطفرة المطلوب، درجات الاستهداف، درجات الانحراف، المواقع المحتملة للانحراف، والتأثيرات المحتملة لتعديل الجينات على وظيفتها.

نماذج الذكاء الاصطناعي تساعد أيضًا في تحسين تقنيات مختلفة لتعديل الجينوم، مثل القاعدة (إجراء تغييرات مستهدفة على تسلسل قطعة DNA)، والبرمجة (تحرير “بحث-استبدال”)، والإبيجينوم (إضافة أو إزالة علامات جزيئية من DNA)، مما يسمح بتغييرات دقيقة وقابلة للبرمجة في تسلسلات DNA دون الاعتماد على قوالب DNA المتبرعة.

الجزء الأفضل هو أن هذه الأدوات لن تقتصر على البرمجيات المملوكة، المقفلة خلف أبواب مغلقة من قبل صناعة الأدوية.

بدلاً من ذلك، تم الآن إصدار أدوات ذكاء اصطناعي جديدة لتحسين تحرير الجينات باستخدام CRISPR بصيغة مفتوحة المصدر، كما تحدثنا في “تحرير الجينات المدعوم بالذكاء الاصطناعي أصبح ممكنًا مع ‘OpenCRISPR-1’“.

شركات CRISPR

1. CRISPR Therapeutics

ما يميز CRISPR Therapeutics هو فريق المؤسسين النجمية، والذي يشمل الدكتورة إمانويل شاربانتييه التي كشفت أبحاثها الأساسية عن الآليات الرئيسية لتقنية CRISPR-Cas9، مما وضع الأساس لاستخدام CRISPR-Cas9 كأداة تحرير جينات متعددة الاستخدامات ودقيقة. تم الاعتراف بعملها بالعديد من الجوائز، بما في ذلك جائزة الاختراق في علوم الحياة.

تعمل CRISPR Therapeutics على تطوير منصة تحرير جينات CRISPR/Cas9 فعّالة ومتعددة الاستخدامات لعلاجات تستهدف أمراض الهيموغلوبين، السرطان، السكري، وغيرها من الأمراض.

العلاج الأول الذي كانوا يطورونه كان استهداف أمراض الدم β-ثلاسيميا وفقر الدم المنجلي.

تمت الموافقة عليها الآن تحت الاسم التجاري Casgevy لكلا التطبيقين. برنامج الشركة الأول للـ CAR-T الخلوي المتجانس المستهدف لأورام الخلايا البائية أيضًا في التجارب السريرية.

على الرغم من أن فقر الدم المنجلي هو مرض قد يكون له سوق صغير، إلا أنه بمجرد نضوج التقنية يمكنهم التقدم لاستهداف متجهات أمراض أخرى.

باعتبارها أول شركة تمتلك علاجًا معتمدًا باستخدام CRISPR، فإن CRISPR Therapeutics في موقع جيد لتكون الأولى التي تحقق تدفقًا نقديًا إيجابيًا من التقنية وتوسيع تطبيقاتها أكثر.

ومن المرجح أن يجعل هذا السجل المتميز الشركة شريكًا مفضلاً لأي شركة أدوية أخرى تتطلع إلى اللحاق بركاب علاجات CRISPR.

2. Ginkgo Bioworks Holdings, Inc.

تنتج الشركة كائنات حسب الطلب لتطبيقات محددة. وقد وسعت تطبيقاتها بشكل واسع عبر العديد من برامج البحث والشراكات:

• قنّبات
• إنتاج لقاحات mRNA والدواء الحمض النووي
• بروتينات غذائية
• إنتاج أسمدة حيوية في شراكة مع Bayer
• ميكروبات مبرمجة لأمراض الأمعاء
• إزالة الميكروبلاستيك حيويًا
• الأمن البيولوجي واكتشاف الممرضات
• إعادة تدوير النفايات والملوثات

العديد من هذه التعديلات تعتمد على CRISPR أو تقنيات تحرير جينات مشابهة، ولا سيما علاجاتها الخلوية CAR-T للسرطان.

من خلال توفير منصة جاهزة لهندسة الخلايا، تصبح Ginkgo مزود خدمة رئيسي في صناعة التكنولوجيا الحيوية، متجاوزةً قطاع الأدوية إلى الزراعة، الأمن البيولوجي، والعمليات الكيميائية الصناعية. توفر الخبرة والسرعة ويمكنها المساعدة في تقليل التكاليف الثابتة وكمية النفقات الرأسمالية المطلوبة لمشروع بحث.

يتجلى ذلك في مجموعة العملاء والشركاء المتنوعة للغاية التي تمتلكها الشركة على مدى السنوات القليلة الماضية.

المصدر: Gingko Bioworks

إنها سهم جذاب للمستثمرين الذين يتطلعون للمراهنة على تقنيات تحرير الجينات وهندسة الخلايا، ولكن ليس لتطبيق واحد محدد. وهذا عادة ما يكون أكثر جاذبية للمستثمرين الذين يركزون على النمو.

الغالبية العظمى من شركات CRISPR تركز على الطب البشري والأمراض الجينية، مما يترك فرصًا مفتوحة لـ Gingko في الزراعة، الهندسة الحيوية، الطاقة، والمنتجات الحيوية (بما في ذلك القنّبات). ومع التوسع السريع لمجموعات البيانات الجينية، أدوات تحرير الجينات، والذكاء الاصطناعي (بما في ذلك المصادر المفتوحة)، قد تشكل هذه فرصة هائلة لـ Gingko Bioworks.