استفاده از تکنیک کریسپر باعث بروز صدها جهش ژنتیکی ناخواسته می‌شود

کریسپر (CRISPR-Cas9) به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اختراعات پزشکی مدرن شناخته می‌شود؛ به‌گونه‌ای که اکنون رؤیای انجام اصلاح ژنتیکی در جنین انسان بیش از پیش به واقعیت نزدیک شده است. اما این تکنولوژی شاید بیشتر از آنی که قبلا تصور می‌شد، خطرناک باشد.

معرفی تکنولوژی کریسپر انقلابی در زمینه‌ی علم ویرایش ژن‌ها ایجاد کرد؛ اما اکنون دانشمندان دریافته‌اند که همین تکنولوژی باعث وقوع صدها جهش ژنتیکی ناخواسته در ژنوم یک ارگانیسم می‌شود. با توجه به این‌که هم‌اکنون آزمایش‌های بالینی در مورد کریسپر روی انسان‌ها در جریان است، یافته‌ی اخیر باعث ایجاد نگرانی‌های جدی در بین محققان شده است.

استفان تسانگ از مرکز تحقیقات پزشکی دانشگاه کلمبیا، در این مورد می‌گوید:

ما معتقدیم که ضرورت دارد جامعه‌ی علمی خطرات استفاده از کریسپر را در نظر بگیرد. کریسپر باعث ایجاد جهش‌های غیر هدفمند می‌شود. این جهش‌ها شامل جهش‌های تک نوکلئوتیدی و جهش‌ در مناطق غیر کد در ژنوم می‌شود.

تسانگ به همراه تیم تحقیقاتی‌اش برای اولین بار به مطالعه و مانیتورینگ کل ژنوم یک ارگانیسم زنده پرداختند؛ ارگانیسمی که پیش از این در آن از روش ویرایش ژنی کریسپر استفاده شده بود. آن‌ها به دنبال کشف جهش‌های ژنی ناخواسته در بخش‌هایی از ارگانیسم بودند که به‌کلی با ناحیه‌ی هدف کریسپر غیر مرتبط بودند.

در مطالعات در مورد اثرات استفاده از کریسپر در ارگانیسم‌ها، هیچ اثری از جهش‌های ناخواسته یافت نشده بود. دلیل این امر شاید به نوع ابزار استفاده‌شده در این مطالعات برگردد. در مطالعات پیشین از الگوریتم‌های رایانه‌ای برای اسکن بخش‌هایی از ارگانیسم استفاده شده بود که مرتبط با منطقه‌ی هدف بودند و احتمال بروز جهش در آن‌ها، بسته به نوع ویرایش ژنی انجام‌شده، بیشتر بود.

الکساندر بوساک از دانشگاه آیوا و یکی از اعضای تیم تسانگ، در این مورد این‌گونه توضیح می‌دهد:

زمانی که شما از تکنیک کریسپر در سلول‌ها یا بافت‌ها در ابعاد محدود استفاده می‌کنید، این الگوریتم‌های پیش‌بینی کننده کار خود را به‌خوبی انجام می‌دهند. اما تاکنون تعیین توالی ژنی جامع در حیوانات زنده با هدف کشف جهش‌های ناخواسته در نواحی غیر مرتبط انجام نشده بود.

اگر در جریان اخبار مربوط به کریسپر قرار ندارید، بدانید که صحبت‌ها در مورد توسعه‌ی یک تکنولوژی شگفت‌انگیز در زمینه‌ی ویرایش ژن از چند سال پیش شروع شد. از آن زمان تاکنون، از کریسپر به‌عنوان انقلابی در پزشکی مدرن یاد می‌شود. دانشمندان با استفاده از تکنولوژی کریسپر قادرند تغییرات خاصی در دی‌ان‌ای انسان‌ها، حیوانات و گیاهان اعمال کنند.

در واقع کریسپر همانند یک ابزار برش و چسباندن (کات و پِیست) است. محققان با استفاده از آن می‌توانند ژن‌های مشخصی از یک ژنوم را بردارند و آن را با یک دی‌ان‌ای دلخواه جایگزین کنند. به این ترتیب برای مثال می‌توان ژن‌های معیوب را با انواع سالم جایگزین کرد.

بر خلاف دیگر ابداعات دنیای پزشکی، کریسپر با گذشت چندین سال توانسته است انتظارات را برآورده کند و اکنون پزشکان از پتانسیل آن در زمینه‌ها مختلف بهره می‌برند. در سال‌های اخیر از ابزار کریسپر برای دخالت و اعمال  تغییر در مرکز کنترل سرطان در بدن، بهبود جهش‌های ژنتیکی عامل کوری، درمان بیماری‌های ژنتیکی در حیوانات زنده و حتی در مطالعات مربوط به ویرایش جنین انسان با هدف یافتن علل نازایی و سقط جنین غیر عمدی استفاده شده است.

با این‌که در برخی از مطالعات گذشته نشانه‌هایی از جهش‌های غیر هدفمند در اثر استفاده از کریسپر یافت شده بود؛ اما این یافته‌ها نتوانسته بودند باعث توقف آزمایش‌های انسانی کریسپر شوند.

اولین مطالعه‌ی بالینی در مورد استفاده از کریسپر در انسان، در کشور چین در حال اجرا است. البته ایالات متحده و بریتانیا از غافله عقب نمانده‌اند و هر یک در حال پیشبرد مطالعات خود هستند.

در حقیقت بعضی از کارشناسان معتقدند که چین و ایالات متحده وارد یک رقابت جدی در استفاده از تکنولوژی کریسپر شده‌اند. کریسپر تبدیل به نسخه‌ی بیولوژیک رقابت فضایی بین قدرت‌های جهانی شده است.

کارل جوئن، متخصص ایمنی‌شناسی از دانشگاه پنسیلوانیا و از محققان مشاور تحقیق ملی ایالات متحده، در مورد کریسپر معتقد است:

من فکر می‌کنم این موضوع در واقع به‌نوعی اسپوتنیک ۲ است، کریسپر باعث شروع یک دوئل بیولوژیکی بین چین و ایالات متحده شده است.

اما اکنون محققان دریافته‌اند که استفاده از کریسپر بسیار گسترده‌تر از آن چیزی که قبلا گمانه‌زنی می‌شد و باعث بروز جهش‌های ژنتیکی ناخواسته در حیوانات می‌شود. تیم تحقیقاتی تسانگ برای کشف این موضوع تمام ژنوم دو موش آزمایشگاهی را تعیین توالی کردند. این دو موش قبلا در معرض ویرایش ژنتیکی با کریسپر قرار گرفته بودند. آن‌ها به دنبال کوچک‌ترین جهش ناشی از استفاده از این تکنولوژی بودند؛ حتی جهش در یک تک نوکلئوتید، یا همان بلوک اصلی سازنده‌ی دی‌ان‌ای و آر‌ان‌ای.

تسانگ و همکارانش دریافتند که تکنولوژی کریسپر با موفقیت توانسته است ژن‌های عامل کوری در موش‌ها را تصحیح کند. اما در اثر استفاده از کریسپر بیش از ۱۵۰۰ جهش ژنتیکی ناخواسته در نوکلئوتید موش‌ها اتفاق افتاده است. تعداد جهش‌های بزرگ نیز بیش از ۱۰۰ مورد بوده است. این تیم تحقیقاتی در گزارش خود آورده است:

هیچ کدام از این جهش‌های ژنتیکی توسط الگوریتم‌های رایانه‌ای که به‌طور گسترده توسط محققان استفاده می‌شود، پیش‌بینی نشده بود.

البته یافته‌ی جدید در مورد عوارض جدی استفاده از کریسپر برای ویرایش ژن‌ها باعث نخواهد شد استفاده از این تکنولوژی به‌طور کلی کنار گذاشته شود. هم‌اکنون به مطالعات بیشتری برای اثبات این یافته‌ها نیاز است. نتایج تحقیق اخیر باید در نمونه‌های بیشتر و انسان‌ها نیز تکرار شود.

اما باید اقرار کرد که به نظر می‌رسد این دستاورد بزرگ پزشکی دارای عوارض بزرگ و جدی طولانی‌مدت است؛ عوارضی که تاکنون مطالعات محققان موفق به شناسایی آن‌ها نشده بود. اما اکنون آن‌ها باید هشدارهای مربوط به بروز جهش‌های ناخواسته در اثر استفاده از کریسپر را جدی بگیرند. وینیت ماهاجان، یکی دیگر از اعضای تیم تسانگ می‌گوید:

ما هنوز از داشتن یک تکنولوژی همچون کریسپر راضی هستیم. ما پزشکان می‌دانیم که هر روش معالجه‌ای عوارض جانبی خاص خود را دارد؛ اما باید بدانیم که آن‌ها چه هستند.