أخبار متفرقة

ثورة طبية جديدة … تطبيقات ذكية داخل خلايا جسم الإنسان مزودة بتقنية تحرير الجينات

خلايا

لدينا جميعًا تطبيقات ذكية في هواتفنا المحمولة ، ولكن ماذا لو كانت لدينا تطبيقات حقيقية في خلايا أجسامنا وليس هواتفنا؟

هذا هو بالضبط ما تحاول المهندسة الحيوية لورا سيجاتوري وفريقها البحثي في كلية براون للهندسة بجامعة رايس تحقيقه لأنهم تلقوا منحة بقيمة 1.8 مليار دولار من المعهد الوطني للبحوث الصحية لتطوير أجهزة استشعار ذكية للنشاط الجيني في دمائنا. وفقًا لتقرير نُشر مؤخرًا على منصة جامعية ، سيوفرون خيارات علاج غير مسبوقة لمرض السكري والسرطان ، فضلاً عن الأمراض المعدية والوراثية.

إعادة برمجة الخلايا البشرية

الفكرة هي إعادة برمجة الخلايا البشرية حتى تتمكن من قراءة ما يحيط بها ، ثم تطوير أنظمة حية داخل الخلايا (تطبيقات ذكية) قادرة على اكتشاف ومعالجة الأمراض البشرية.

“لسنا الوحيدين في هذا المجال ، لكننا نتوقع أن يغير نهجنا طريقة تفكيرنا في كيفية إنشاء أجهزة الاستشعار الحيوية ، حيث تعتمد هذه الأجهزة الآن بشكل أساسي على القدرة على اكتشاف سطح الخلية من الخارج من خلال توسيع السطح الخارجي للخلية. “ما نحاول القيام به هو تحويل الإشارات التي تسمح للخلايا بترجمة التحفيز الذي يحدث خارج الخلايا إلى برنامج قادر على إصلاح الاختلالات في تلك الخلايا.

في نموذج Segutore ، تم تصميم الدوائر البيولوجية الاصطناعية للعمل داخل الخلايا والاستجابة بسرعة للتغيرات في نشاط الجينات ، وهو أمر جديد وفريد ​​تحاول Seguatori وفريقها تحقيقه.

تذكر أن الجينات مسؤولة عن بنية الجسم وأعضائه ونموها ونضجها ، وخلق بروتينات وأنزيمات مختلفة لها وظائف عديدة ، حيث يوجد 22500 جين موزعة في الإنسان على 46 كروموسومًا ، ومجموعها هو الحمض النووي.

أوضح سيغاتور: “نريد تطوير فئة جديدة من مستشعرات الخلايا التي ستعمل على تنشيط برنامج جزيئي حيوي في الجينات لاكتشاف حالتها الفسيولوجية من خلال مراقبة كروموسومات هذه الجينات”.

ثورة طبية
الخلايا الحيوية المهندسة في الوقت الحالي لاتستطيع التحكم بزمن التحرك والدفاع أو التوقف عن العمل فور انتهاء الهجوم.

الأجهزة الخلوية

على سبيل المثال ، يمكننا أن نتخيل تطوير أجهزة خلوية قابلة للحياة تنشط بمجرد تلقيها إشارة عصبية حول خلل في الخلية وتتحرك فورًا لعلاج الخلل.

وأوضح سيغاتور أن “قدرة هذا النظام الجديد على الرد الفوري على الخطر ، والأهم من ذلك ، قدرته على التوقف بسرعة عند زوال الخطر ، أمر بالغ الأهمية”.

وأضافت: “في الوقت الحالي ، لا تتحكم الخلايا البيولوجية المعدلة عادةً في وقت رد الفعل أو القدرة على التوقف عن العمل بمجرد انتهاء التهديد ، وهذا غالبًا ما يؤدي إلى سوء تقدير وقت العلاج أو الجرعات الصحيحة من الدواء في الوقت المناسب ، وهو اختلاف جوهري. يمكن أن تصبح جرعة الدواء مشكلة ، ولكن إذا تمكنا من إنشاء خلايا ذكية تستشعر حاجة الجسم للشفاء وتعديل إطلاق الدواء وفقًا لذلك ، فسيكون ذلك مفيدًا حقًا في علاج العديد من الأمراض بسرعة ودقة لم تكن متوفرة من قبل”.

الخلايا الذكية + التحرير الجيني = ثورة طبية

إذا أضفنا هذه التقنية الجديدة التي تحاول Segatore وفريقها تحقيقها ، إلى تقنية “تحرير الجينوم” التي تسمح بتعديل بنية الحمض النووي لإزالة أو إضافة تسلسلات جديدة ، سنشهد ثورة هائلة في الهندسة الوراثية ، والتي تعني حتى الآن القضاء على العديد من الأمراض الوراثية أو المستعصية.

فازت البروفيسورة جينيفر دودنا من جامعة بيركلي وإيمانويل كاربنتر ، المؤسسة والمديرة الإدارية لوحدة ماكس بلانك لعلم الأمراض في برلين ، بجائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 عن أبحاثهما المبتكرة في تحرير الجينات أو ما أصبح معروفًا في المجتمع العلمي باسم تقنية  (CRISPR-Cas9) ، والتي تسمح للعلماء بتغيير تسلسل الحمض النووي وبالتالي تعديل وظيفة الجينات ، كما هو مذكور في منصة IOL في تقرير حديث.

مصدر تقنية CRISPR-Cas هو آلية دفاع طبيعية تدافع بها البكتيريا والكائنات أحادية الخلية عن نفسها ضد الفيروسات الغازية. عندما يتعرض الجهاز المناعي البكتيري للخطر ، ينتج نظام CRISPR-Cas إشارة كيميائية تطلق إنزيمًا يدمر الحمض النووي للغزو الأجنبي ، وعندما يتم استخدام تقنية CRISPR في الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا ، فإنها تتيح التلاعب الجيني أو “تحرير الجينات” الذي يغير الرسائل المشفرة وتعليمات الجين.

وجد التقرير أن التطبيق الأكثر إثارة لتقنية كريسبر هو تحرير الجينوم البشري لتصحيح العيوب الجينية ، وبالتالي لا يقتصر الأمر على علاج العديد من الأمراض الوراثية ، بل والوقاية منها. أيضًا يمكن استخدام هذه التقنية بشكل فعال لتصحيح العيوب الوراثية التي تسبب الأمراض البشرية مثل التليف الكيسي وإعتام عدسة العين وفقر الدم فانكوني ، وهو مرض نادر في نخاع العظام ، ولعلاج اعتلال عضلة القلب ومرض هنتنغتون (انهيار الخلايا العصبية في الدماغ). بالإضافة إلى بعض الطفرات المرتبطة بسرطان الثدي والمبيض ، وحتى العلماء أظهروا أن تقنية كريسبر يمكنها القضاء على عدوى فيروس نقص المناعة البشرية (الإيدز) من الخلايا اللمفاوية التائية وشفائها نهائيًا من الفيروس.

من الواضح أن البشرية تتجه إلى عصر جديد يسمى إعادة تشكيل وإعادة برمجة الجينات والخلايا البشرية للشفاء من الأمراض التي كانت حتى وقت قريب مستحيلة.

سؤال وجواب كويتيون في أمريكا