ساخت سلول‌های انسانی مقاوم به ویروس با کمک علم ژنتیک
دو سال پیش، انجمنی از دانشمندان، وکلا و کارآفرینان طرحی را برای ساخت یه ژنوم مصنوعی انسان از اول، اعلام کردند، تلاشی بسیار بلندپروازانه که اکنون به‌دنبال تامین بودجه است. سازمان‌دهندگان این پروژه با هدفی کاملا جسورانه، اکنون جزئیات یک نسخه‌ی کوچک از این اقدام را افشا کرده‌اند: ساخت سلول‌های انسانی که نسبت به عفونت‌ها آسیب ناپذیر باشند. این پروژه که پروژه‌ی Recode نامیده می‌شود، نسخه‌ی ضعیفی از پروژه‌ی Human Genome Project-Write یا GP-Write است. در ابتدا رهبران این پروژه می‌خواستند که کل ژنوم انسانی را از ابتدا سنتز کنند- یک پروژه‌ی پر زحمت و خسته‌کننده که نیاز به ساخت سه میلیارد جفت بازی داشت که اکنون ژنوم انسانی را تشکیل می‌دهند؛ اما بر اساس گزارش Nature News، پروژه‌ی GP-Write قادر به تضمین صد میلیون دلار لازم برای انجام پروژه نبود و این امر موجب کوچک‌تر شدن مقیاس پروژه شد. اکنون به‌جای دوباره‌نوشت کل ژنوم انسانی، متخصصان ژنتیک می‌خواهند سلول‌های انسانی را نسبت به عفونت‌های ویروسی ایمن سازند.
بوئکه در نشستی که اخیرا در بوستون برگزار شده است، گفت:
ما معتقدیم که می‌توانیم سلول‌هایی تولید کنیم که کاملا در برابر ویروس‌های شناخته شده مقاوم باشند. همچین باید بتوان دیگر صفات مانند مقاومت به پریون‌ها و سرطان را نیز مهندسی کرد.
با این هدف دقیق‌تر و ملموس‌تر، تامین بودجه‌ی پروژه‌ی GP-Write آسان‌تر می‌شود. اگر شرکت دارویی سلکتیس فرانسه، تکنولوژی TALENS خود را برای کمک به ساخت اسنیپ‌های ژنی مورد نیاز در اختیار پژوهشگران بگذارد، کار سریع‌تر پیش می‌رود. TALENها آنزیم‌های محدودکننده‌ای هستند که می‌توانند برای برش قطعات خاصی از DNA مهندسی شوند.
اگرچه ایجاد سلول‌های انسانی مقاوم به ویروس، آسان نبوده و انجام آن یک دهه یا بیشتر زمان خواهد برد؛ اما کاری ارزشمند است. پژوهشگران با تولید لاین‌های سلولی ضد ویروس بسیار ایمن انسانی، قادر به تولید داروها، واکسن‌ها و پادتن‌هایی بدون خطرات آلودگی ویروسی می‌شوند. این مسئله همچنین احتمال اینکه سیستم ایمنی یک فرد داروی جدید را رد کند، کاهش خواهد داد.
پژوهشگران برای انجام این کار در پروژه‌ی Recode، کدون‌ها را مورد هدف قرار خواهند داد. کدون‌ها نوکلئوتیدهایی هستند که همچون پلیس‌های ترافیکی ژنوم عمل می‌کنند. کدون‌ها از توالی‌های سه حرفی (سه نوکلئوتیدی) تشکیل شده‌اند که برای مشخص کردن توالی اسید آمینه‌ای مورد نیاز برای ساخت پروتئین استفاده می‌شوند. برای مثال کد GCU (گوانین-سیتوزین-اوراسیل)، کد اسید آمینه‌ی آلانین است، AAA (سه تکرار آدنین)، کد اسید آمینه‌ی لیزین است و AUG کد اسید آمینه‌ی متیونین است. مشکل این جاست که در ژنوم ما کدهایی هستند که همه رمز یک اسید آمینه‌اند (redundant codons). این کدون‌های اضافی اغلب عملکرد یکسانی دارند، بنابراین پژوهشگران پروژه‌ی Recode با جایگزین کردن آن‌ها با یک کد سه نوکلئوتیدی، در پی رها شدن از این کدهای اضافه هستند. با حذف این کدهای اضافی، دانشمندان در پی حذف کدون‌هایی هستند که ویروس‌ها برای ساخت پروتئین خود از آن استفاده می‌کنند.
در آزمایش‌های قبلی روی باکتری، ۳۲۱ نمونه از این کدهای اضافی شناخته شده است که ژنتیک‌دانان قادر به مدیریت آن‌ها هستند. البته کاربرد این تکنیک روی ژنوم انسانی بسیار چالش‌برانگیز است و نیاز به تبدیل ۴۰۰ هزار ژن به حدود ۲۰ هزار ژن انسانی دارد. این امر مستلزم تغییرات ژنتیکی سنگینی است؛ تغییراتی بسیار بیشتر از آنچه در تکنیک‌هایی همچون کریسپر انجام می‌شود. و این علت برتری فرایند نوشتن کد نسبت به ویرایش کردن آن در این مورد است.
باکتری ایکولی که توسط یک میکروسکوپ الکترونی مشاهده می‌شود. در سال ۲۰۱۳ دانشمندان ژنوم این باکتری را تغییر کد دادند و اکنون آن‌ها به دنبال این هستند که همین کار را در مورد سلول‌های انسانی برای جلوگیری از عفونت انجام دهند.
در حال حاضر هزینه ی ساخت یک قطعه‌ی DNA ده نوکلئوتیدی حدود یک دلار است، بر اساس این برای سنتز ژنوم انسانی که دارای سه میلیارد جفت باز است، نیاز به هزینه‌ی بسیار زیادی است. پژوهشگران پروژه‌ی Recode به دنبال راهی برای کاهش دادن این هزینه هستند. اگرچه پروژه‌ی Recode کارهای زیادی برای انجام دادن دارد ولی اکنون در حال انجام تلاش‌های قابل توجهی است.
نظرات