كيف يؤثر كريسبر على أبحاث السرطان وعلاجه؟

الأصل والخلفية:

التكرارات المتناوبة القصيرة المتجمعة والمتباعدة بانتظام، أو "كريسبر" (تنطق "هش")، هي آلية دفاع بكتيرية تعمل كأساس لتقنية تحرير الجينوم كريسبر-كاس9. يُستخدم مصطلح "كريسبر" أو "كريسبر-كاس9" بشكل غير رسمي بشكل متكرر في مجال هندسة الجينوم للإشارة إلى العديد من أنظمة كريسبر-كاس9 و-CPF1 (وغيرها) التي يمكن برمجتها لاستهداف امتدادات معينة من الشفرة الجينية ولتحريرها. الحمض النووي في مواقع محددة، وكذلك لاستخدامات أخرى، مثل تطوير أدوات تشخيصية جديدة. تسمح هذه التقنيات بالتعديل الدائم للجينات في الخلايا والحيوانات الحية. وفي المستقبل، قد يسمح بتصحيح طفرات معينة في الجينوم البشري لعلاج الأمراض ذات الأسباب الوراثية.

لم يتخيل الباحثون أبدًا القدرة على تغيير الشفرة الوراثية للخلايا الحية بهذه السرعة والسهولة. إن تقنية كريسبر، التي تعمل مثل المقص لحذف أو إدخال أو تحرير أجزاء محددة من الحمض النووي داخل الخلايا، تجعل هذا الأمر ممكنًا. تم اكتشاف هذه الأداة الثورية لتحرير الجينات كمشروع جانبي يغذيه الفضول حول كيفية مكافحة البكتيريا للفيروسات. الدكاترة. حصلت جينيفر دودنا وإيمانويل شاربنتييه على جائزة نوبل في الطب لعام 2020 لعملهما في تقنية كريسبر. قبل عام واحد، بدأت أول تجربة سريرية في الولايات المتحدة للعلاج المناعي للسرطان المصنوع بتقنية كريسبر، ويجري الآن المزيد من الأبحاث حول علاجات السرطان المصنوعة بتقنية كريسبر. علاوة على ذلك، بدأت التجارب لاختبار كريسبر مباشرة في الجسم. على الرغم من أن تقنية كريسبر قد غيرت قواعد اللعبة، إلا أن لها حدودًا، ولا يزال الجدل حول أخلاقيات تحرير الجينات مستمرًا. ولكن هناك شيء واحد مؤكد: وهو أن كريسبر أداة قوية لديها القدرة على تطوير أبحاث السرطان بشكل كبير وأبعد من ذلك.

في السنوات العشر الماضية، تطورت تقنية كريسبر من اختصار إلى فعل غيّر تمامًا كيفية إجراء البحوث الطبية الحيوية وكيفية دراسة جميع عناصر بيولوجيا الخلية. وفي دراسة السرطان، فتحت تقنية كريسبر والأساليب ذات الصلة نافذة على قضايا كانت ذات يوم مستعصية على الحل في معرفتنا بالجينوم غير المشفر، وعدم تجانس الورم، وبيولوجيا السرطان. لقد كشفوا أيضًا عن معلومات جديدة حول نقاط الضعف العلاجية. يمكن استخدام كريسبر/كاس9 في أبحاث السرطان لتعديل الجينوم للتحقيق في آليات التسرطن والتطور لأن التغيرات الجينية في الخلايا السرطانية تسبب السرطان. مع نتائج مبهرة، تم استخدام نظام كريسبر/كاس9 بشكل متكرر في السنوات الأخيرة في أبحاث السرطان وعلاجه.

تحلل أبحاث سوق Data Bridge معدل النمو في سوق التكرارات القصيرة المتناوبة (CRISPR) المتجمعة بانتظام والمتقطعة بانتظام في الفترة المتوقعة 2022-2029. يميل معدل النمو السنوي المركب المتوقع لسوق خزعة نخاع العظم العالمي إلى حوالي 10.7٪ في فترة التوقعات المذكورة. بلغت قيمة السوق 762.39 مليون دولار أمريكي في عام 2021، وسوف تنمو حتى 1719.33 مليون دولار أمريكي بحلول عام 2029. أمريكا الشمالية هي المنطقة المهيمنة بسبب الفرص المؤثرة للميل المتزايد في شركات التكنولوجيا الحيوية والأدوية.

لمعرفة المزيد عن الدراسة، قم بزيارة: https://www.databridgemarketresearch.com/ar/reports/global-clustered-regularly-interspersed-short-palindromic-repeats-crispr-market

كريسبر: تقنية ظهرت في عام 2013

إن الراحة التي توفرها تقنية كريسبر جعلتها تقنية سائدة في دراسات السرطان والدراسات البيولوجية السريرية. لقد كان العلماء يبحثون عن تقنية بسيطة لعكس هذه التغييرات عن طريق تعديل الحمض النووي منذ أن علموا أن الطفرات في الحمض النووي هي السبب الجذري للسرطان. على الرغم من أن العديد من تقنيات تحرير الجينات قد تم إنشاؤها على مر السنين، إلا أن أيا منها لم يطابق معايير التكنولوجيا السريعة والبسيطة والميسورة التكلفة. لكن في عام 2013، كشفت العديد من الدراسات أن أداة تحرير الجينات المعروفة باسم كريسبر يمكنها تعديل الحمض النووي للخلايا البشرية مثل مقص بسيط ومضبوط بدقة. لقد غيرت التكنولوجيا الجديدة بشكل كبير ما هو ممكن وما هو مستحيل في المجتمع العلمي. وقد قفز الباحثون في مجال السرطان إلى إمكانية استخدام تقنية كريسبر بمجرد ظهورها على رفوف ومجمدات المختبرات في جميع أنحاء العالم.

لقد استلهم كريسبر من الطبيعة، تمامًا مثل العديد من الاكتشافات الأخرى في العلوم والصحة. في هذه الحالة، تم أخذ المفهوم من آلية دفاع مباشرة في بعض الكائنات، مثل البكتيريا. تستولي هذه الكائنات الحية الدقيقة على أجزاء من الحمض النووي للكائن الدخيل وتخزنها بعيدًا كأجزاء تعرف باسم كريسبر، أو تتجمع بشكل منتظم وتتخللها تكرارات قصيرة متناوبة، للدفاع عن نفسها ضد الغزاة مثل الفيروسات. تساعد أجزاء الحمض النووي هذه (التي يتم تحويلها إلى أجزاء قصيرة من الحمض النووي الريبي) إنزيمًا يسمى Cas في تحديد موقع الحمض النووي للغزاي وتقطيعه إذا حاولت نفس الجرثومة الاعتداء مرة أخرى.

عندما تم الكشف عن آلية الدفاع هذه، أدرك الباحثون أنه يمكن استخدامها كأداة مرنة لتحرير الجينات. نجحت مجموعات متعددة في تكييف الطريقة لتغيير أي منطقة من الحمض النووي تقريبًا في غضون بضع سنوات، في البداية في خلايا البكتيريا الأخرى، وفي النهاية في الخلايا البشرية. مكونان رئيسيان يشكلان أداة كريسبر في المختبر: الحمض النووي الريبوزي الموجه والإنزيم الذي يقطع الحمض النووي، وغالبًا ما يكون Cas9. يقوم العلماء بإنشاء دليل الحمض النووي الريبي (RNA) ليعكس الحمض النووي للجين المراد تغييره (يسمى الهدف). تمشيًا مع اسمه، يتعاون دليل RNA مع Cas ويوجه Cas إلى الهدف. يتم قطع الحمض النووي للجين المستهدف بواسطة Cas عندما يتم محاذاة دليل RNA وDNA.

اعتمادًا على أداة كريسبر المستخدمة، تختلف الخطوة التالية. في حالات نادرة، يتلف الحمض النووي للجين المستهدف أثناء الإصلاح، مما يجعل الجين غير نشط. تسمح متغيرات كريسبر الأخرى بتحرير الجينات بشكل أكثر دقة، مثل إضافة قطعة جديدة من الحمض النووي أو تعديل حرف واحد من الحمض النووي. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الباحثون تقنية كريسبر للعثور على أهداف معينة مثل الحمض النووي الريبوزي (RNA) من الخلايا السرطانية والحمض النووي (DNA) من الفيروسات المسببة للسرطان. تم استخدام تقنية كريسبر مؤخرًا كاختبار تجريبي للعثور على فيروس كورونا الجديد. لكن السؤال هو، كيف يمكن مقارنة كريسبر بأدوات تحرير الجينوم الأخرى؟

سيتم استبدال طرق تحرير الجينوم الأخرى المستخدمة الآن بـ CRISPR-Cas9، والتي أثبتت أنها أكثر فعالية وقدرة على التكيف. وعلى عكس الأدوات الأخرى، لا يتطلب نظام كريسبر-كاس9 الاقتران مع إنزيمات شق منفصلة لأنه قادر على قطع خيوط الحمض النووي من تلقاء نفسه. بالإضافة إلى ذلك، قد يتم إقرانها بسرعة بتسلسلات RNA (gRNA) "الدليلية" المخصصة التي ستوجهها إلى أهداف الحمض النووي الخاصة بها. سبق أن تم إنتاج تسلسلات gRNA هذه بعشرات الآلاف وهي متاحة للمجتمع العلمي. هناك ميزة أخرى تميز كريسبر-كاس9 عن تقنيات تحرير الجينات الأخرى، وهي قدرتها على استهداف العديد من الجينات في وقت واحد.

في جامعة بنسلفانيا، بدأت أول تجربة لاختبار دواء للسرطان تم إنشاؤه بتقنية كريسبر في الولايات المتحدة في عام 2019. ويفحص البحث، الذي يدعمه المعهد الوطني للسرطان جزئيًا، نوعًا من العلاج المناعي الذي يتم فيه تغيير الخلايا المناعية للمريض وراثيًا إلى المزيد من الخلايا المناعية. "رؤية" بشكل فعال والقضاء على السرطان. يتم إجراء أربعة تعديلات جينية على الخلايا التائية، وهي خلايا مناعية لديها القدرة على القضاء على السرطان، كجزء من العلاج.

أولاً، إن إدراج جين اصطناعي يزود الخلايا التائية ببروتين يشبه المخلب (يشار إليه باسم المستقبل) يمكنه "رؤية" المادة الكيميائية NY-ESO-1 على بعض الخلايا السرطانية. بعد ذلك، يتم حذف ثلاثة جينات باستخدام كريسبر، اثنان منها قد يتداخلان مع مستقبل NY-ESO-1 وواحد يضعف قدرة الخلايا على مكافحة السرطان. تم إنتاج كميات كبيرة من المنتج النهائي، المعروف أيضًا باسم خلايا NYCE T، قبل وضعها في المرضى. تهدف هذه الدراسة إلى تحديد مدى سلامة العلاج المصنوع بتقنية كريسبر. خضع اثنان من المرضى الذين يعانون من المايلوما المتعددة المتقدمة وواحد مصاب بالساركوما النقيلية للاختبار. كان هدف العلاج بالخلايا التائية، NY-ESO-1، موجودًا في أورام المرضى الثلاثة.

تشير الأبحاث الأولية إلى سلامة العلاج. كانت هناك بعض الآثار الجانبية، لكن الباحثين خلصوا إلى أنها ربما كانت ناجمة عن العلاج الكيميائي الذي كان المرضى يخضعون له في السابق. ولم يكن هناك أي دليل على أن الخلايا المحررة بتقنية كريسبر أثارت استجابة مناعية.

وكانت جميع التعديلات الجينية الأربعة المستهدفة موجودة في حوالي 10% فقط من الخلايا التائية المستخدمة في العلاج. بالإضافة إلى ذلك، احتوت الخلايا المعدلة للمرضى الثلاثة على تعديلات غير مستهدفة. لاحظ الدكتور ستادتماور أن أيًا من الخلايا المحررة خارج الهدف لم تتوسع بطريقة تشير إلى أنها تطورت إلى سرطان. بالكاد تغيرت حالات السرطان لدى المرضى نتيجة للعلاج. توقف ورم مريضين - أحدهما يعاني من المايلوما المتعددة والآخر مصاب بالساركوما - عن النمو لفترة قبل البدء مرة أخرى. أما بالنسبة للمريض الثالث، فلم يكن لهذا الإجراء أي تأثير على الإطلاق.

حدود كريسبر

لقد برزت تقنية كريسبر باعتبارها الطريقة المفضلة للباحثين في مجال السرطان بسبب مزاياها مقارنة بتقنيات تحرير الجينات الأخرى. وهناك أيضًا تفاؤل بأنه سيكون مفيدًا في علاج السرطان. لكن كريسبر له عيوب، وبسبب هذه العيوب، يتردد العديد من العلماء في استخدامه على البشر.

الشكل: حدود كريسبر

• التحرير خارج الهدف- يعد التحرير خارج الهدف، أو عندما تقوم تقنية كريسبر بقطع الحمض النووي خارج الجين المستهدف، عيبًا خطيرًا. وكما حدث في دراسة أجريت عام 2002 حول العلاج الجيني، يشعر العلماء بالقلق من أن مثل هذه التغييرات غير المقصودة يمكن أن تكون ضارة وربما تتسبب في تحول الخلايا إلى أورام خبيثة. هناك بعض القلق من أن [CRISPR] يمكن أن يؤدي إلى السرطان إذا بدأ في إتلاف مناطق عشوائية من الجينوم وتسبب في بدء الخلية في تجميع الأشياء معًا بطرق غريبة. ومع ذلك، فقد قام الباحثون بزيادة قدرة كريسبر على قطع الهدف المقصود بشكل انتقائي عن طريق تعديل بنيات Cas وتوجيه RNA.
• إجراء معقد- التحدي المتمثل في إدخال مكونات كريسبر إلى الخلايا هو عائق آخر محتمل. يعد اختيار فيروس لتنفيذ المهمة هو الطريقة الأكثر شيوعًا للقيام بذلك. تم تعديل الفيروس ليحتوي على جينات RNA وCas الإرشادية بدلاً من الجينات المسببة للمرض. إن إدخال تقنية كريسبر في الخلايا المزروعة في المختبر هو شيء، ولكن القيام بذلك في خلايا الجسم البشري شيء آخر تمامًا. يمكن لبعض الفيروسات الحاملة لكريسبر أن تصيب عدة أنواع من الخلايا، لذا يمكنها، على سبيل المثال، تعديل خلايا العضلات بينما يكون الهدف المقصود هو خلايا الكبد. يبحث الباحثون في استراتيجيات مختلفة لتطبيق تقنية كريسبر بدقة على خلايا أو أعضاء معينة في جسم الإنسان. يتم اختبار الفيروسات التي تؤثر فقط على عضو واحد، مثل الكبد أو الدماغ، من قبل البعض. وقد أنتج آخرون أجسامًا صغيرة تُعرف باسم كبسولات النانو، والتي تهدف إلى توصيل عناصر كريسبر إلى خلايا معينة.
• قيود الجهاز المناعي- هناك أيضًا مخاوف بشأن كيفية استجابة الجسم - وخاصة الجهاز المناعي - للفيروسات الحاملة لكريسبر أو لمكونات كريسبر نفسها، لأن تقنية كريسبر لم يتم اختبارها على البشر إلا مؤخرًا. يشعر بعض الأشخاص بالقلق من أن الجهاز المناعي قد يدمر الخلايا المحررة بتقنية كريسبر إذا هاجم كاس، وهو إنزيم بكتيري غريب على جسم الإنسان. توفي مريض منذ عشرين عامًا نتيجة الهجوم الهائل الذي شنه جهازه المناعي على الفيروسات التي تحمل العلاج الجيني الذي حصل عليه. من ناحية أخرى، تعتمد الاستراتيجيات الأحدث المستندة إلى كريسبر على الفيروسات التي تبدو أكثر أمانًا من تلك المستخدمة في العلاجات الجينية السابقة.
• تحرير الحوادث في الجسم- وهناك قضية أخرى مهمة وهي أن تغيير خلايا الجسم يمكن أن يغير خلايا الحيوانات المنوية أو البويضات عن غير قصد، والتي يمكن أن تنتقل إلى الأجيال القادمة. ومع ذلك، في جميع تجارب كريسبر الحالية على البشر تقريبًا، يتم أخذ خلايا المرضى وتعديلها خارج أجسامهم. نظرًا لأنه يمكن تنظيمها بشكل أكثر دقة من محاولة تعديل الخلايا داخل الجسم، يُعتقد أن طريقة "خارج الجسم الحي" أكثر أمانًا. ومع ذلك، هناك دراسة جارية تستكشف تحرير الجينات بتقنية كريسبر مباشرة في عيون الأفراد المصابين بكمنة ليبر الخلقية، وهو اضطراب وراثي يسبب العمى.

الخاتمة والمستقبل:

كريسبر، ويُنطق "هش"، هو علاج متطور للسرطان وأداة لتحرير الجينات تعمل على إصلاح الحمض النووي التالف عن طريق القطع واللصق. يمكن أن تؤدي التخفيضات في الحمض النووي إلى إيقاف جينات معينة، أو القضاء على الطفرات المسببة للسرطان، أو حل مشكلة الإنتاج. أعلنت شركة الأدوية AbbVie وCaribou Biosciences في فبراير 2021 أنهما ستستخدمان تقنية CRISPR لتعزيز العلاج بخلايا CAR T، التي تعدل وراثيًا الخلايا التائية للمريض (خلايا الدم البيضاء) لمكافحة السرطان. يستغرق الأمر أشهرًا، وليس عامًا أو عامين، حتى يتمكن تحرير الجينات بتقنية كريسبر من تغيير الخلايا التائية وراثيًا، مما يجعلها تقنية جديدة محتملة لعلاج السرطان. ونتيجة لذلك، قد يتلقى المرضى العلاج بسرعة أكبر بكثير.

الطب الجيني لديه إمكانات رائدة. يمكن أن يؤدي تعديل تسلسلات معينة من الحمض النووي إلى تغيير كيفية مقاومة جسمك للسرطان. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تمنح المرضى الأمل من خلال زيادة خصوصية العلاج وتقليل فرصة تكرار الإصابة بالسرطان. يمكن للعلماء إزالة الجينات المقاومة للأدوية من الحمض النووي للورم. ونتيجة لذلك فإن العلاج الكيميائي سيكون أكثر فعالية ويمكن أن يمنع الطفرات من التحول إلى أورام خبيثة عدوانية، مما يحسن نوعية حياة مرضى السرطان. قد يستخدم الأطباء أيضًا تقنية كريسبر لقطع الجين المسبب للسرطان وفحص المرضى بحثًا عن تشوهات الحمض النووي عالية الخطورة. شهد عام 2019 بداية الدراسات السريرية الأولية للسرطان القائمة على تقنية كريسبر. وركزوا على تعزيز علاجات سرطان الرئة الحالية، بما في ذلك العلاج الكيميائي.

يتيح كريسبر للباحثين تعديل الحمض النووي لتعزيز خيارات علاج السرطان أو الوقاية من السرطان. في المستقبل، سيكون من الممكن توفير المزيد من خيارات العلاج الفردية والتشخيص الأفضل لمرضى السرطان بسبب التوسع في الطب الجيني. هناك بالفعل تجارب سريرية جارية لمزيد من علاجات السرطان التي تم إنشاؤها بتقنية كريسبر. تُعد علاجات خلايا CAR T التي صممتها تقنية CRISPR نوعًا إضافيًا من العلاج المناعي الذي يتم اختباره في عدد قليل من التجارب. إحدى الشركات، على سبيل المثال، تقوم باختبار خلايا CAR T المصممة بتقنية CRISPR على المرضى الذين يعانون من المايلوما المتعددة والأورام الخبيثة في الخلايا البائية.

فيما يتعلق بجميع التطبيقات المحتملة لكريسبر في أبحاث السرطان وعلاجه، لا يزال هناك الكثير من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها. ولكن هناك شيء واحد مؤكد: الصناعة تتطور بسرعة كبيرة، والاستخدامات الجديدة للتكنولوجيا آخذة في الظهور باستمرار.

يعد اكتشاف وتشخيص الجينات بتقنية CRISPR عالميًا داعمًا ويهدف إلى تقليل شدة الأعراض. تحلل أبحاث سوق Data Bridge أن سوق اكتشاف وتشخيص الجينات CRISPR سينمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 19.5٪ في الفترة من 2022 إلى 2029. يتم تقسيم سوق اكتشاف وتشخيص الجينات CRISPR على أساس ستة قطاعات: الفئة والمنتجات والخدمات والتطبيق، سير العمل والمستخدم النهائي وقناة التوزيع.

لمعرفة المزيد عن الدراسة، قم بزيارة: https://www.databridgemarketresearch.com/ar/reports/global-crispr-gene-detection-and-diagnostic-market