tRNAهای سرکوب‌گر نصب‌شده توسط ویرایش پرایم برای ویرایش ژنوم بدون وابستگی به بیماری
موضوعات
- ویرایش ژنوم CRISPR‑Cas9
- ژن‌درمانی
چکیده
فن‌آوری‌های دقیق ویرایش ژنوم، همچون ویرایش پایه1,2 و ویرایش پرایم3 می‌توانند اکثر گونه‌های بیماری‌زا را اصلاح کنند، اما به‌کارگیری گستردهٔ بالینی آن‌ها به دلیل نیاز برای توسعهٔ عوامل درمانی جدید برای هر جهش، محدود می‌شود. برای بیماری‌هایی که به‌سبب کدون‌های توقف پیش‌از‌وقت ایجاد می‌شوند، tRNAهای سرکوب‌گر (sup‑tRNA) یک استراتژی کلی‌تر ارائه می‌دهند. با این حال، روش‌های موجود برای استفادهٔ درمانی از sup‑tRNAها، یا نیازمند تجویز مادام‌العمر4,5 هستند یا نشان‌دهندهٔ توانایی کم، که مستلزم بیان بیش از حد و بالقوه سمی می‌شود. در اینجا ما روش «خواندن‑پیش‌از‑وقفهٔ زودرس توسط ویرایش پرایم» (PERT) را معرفی می‌کنیم؛ استراتژی‌ای برای نجات جهش‌های بی‌معنی به‌صورت غیرمتخصص به بیماری‌ها، که با استفاده از ویرایش پرایم، یک tRNA اندوژنیک غیرضروری را به‌صورت دائمی به یک sup‑tRNA بهینه تبدیل می‌کند. با غربالگری تکراری هزار‌ها گونه از تمام ۴۱۸ tRNA انسانی، tRNAهایی با بالاترین پتانسیل sup‑tRNA شناسایی شد. ما عوامل ویرایش پرایم را برای نصب یک sup‑tRNA مهندسی‌شده در یک مکان ژنومی بدون بیان بیش از حد بهینه کردیم و خواندن مؤثر کدون‌های توقف پیش‌از‌وقت و نجات پروتئین را در مدل‌های سلولی انسانی بیماری باتن، بیماری تای‑ساخس و سیستیک فیبروز مشاهده کردیم. تحویل درون‌زندهٔ یک ویرایشگر پرایم منفرد که یک tRNA موش اندوژنیک را به sup‑tRNA تبدیل می‌کند، به‌طور گسترده پاتولوژی بیماری در مدل سندرم هورل را بهبود داد. PERT خواندن کدون‌های توقف طبیعی را به‌طور قابل‌تشخیصی ایجاد نکرد و تغییرات مهمی در سطوح ترنسکریپتومیک یا پروتئومیک ایجاد نکرد. نتایج ما پتانسیل رویکردهای ویرایش ژنوم درمانی غیرمتخصص به بیماری‌ها را نشان می‌دهد که تنها به یک ترکیب مادهٔ واحد برای درمان انواع مختلف بیماری‌های ژنتیکی نیاز دارند.
مقدمه
تلاش‌های درمانی ویرایش ژنوم، که تاکنون بیش از ۷۰ کارآزمون بالینی انجام شده‌اند، عمدتاً از نوکلئازهای برنامه‌پذیر، ویرایشگرهای پایه یا ویرایشگرهای پرایم برای مختل یا اصلاح ژن‌های مرتبط با بیماری به‌صورت آلل‑خاص استفاده کرده‌اند. این رویکردها در بیماران یا مدل‌های حیوانی برای درمان بیماری‌هایی همچون بیماری سل سِیکل سل6,7، لوسمی سلول‌های T8، هیپرکلسترولمی9,10، کمبود آلفا‑1‑آنتی‑تریپسین10، بیماری مزمن گرانولوما11، پروژری12، آتروفی عضلاتی نخاعی13، بیماری پریون14، هیمی‌پلاژی متناوب دوران کودکی15 و بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی دیگر.
اگرچه استراتژی‌های درمانی ویرایش ژنوم به‌صورت آلل‑خاص، درمان‌های بسیاری برای بیماری‌های جدی با گزینه‌های درمانی کم فراهم می‌کنند، گستردگی بحران جهانی بیماری‌های ژنتیکی که بیش از ۸۰۰۰ بیماری ژنتیکی به‌صورت مجموع صدها میلیون بیمار را تحت‌پوشش می‌گیرد، نیازمند رویکردهای جدیدی است که مزایای ویرایش ژنوم درمانی را به‌سرعت به تعداد زیادی از بیماران برسانند16. کاربردهای آلل‑خاص نوکلئازها، ویرایشگرهای پایه و ویرایشگرهای پرایم، مستلزم توسعهٔ درمان‌های ویرایش ژنوم متمایز برای هر یک از بیش از ۲۰۰ ۰۰۰ جهش بیماری‌زا شناخته‌شده است، اگرچه ویرایش پرایم نیز امکان اصلاح نقاط گرم خوشه‌ای از جهش‌ها را فراهم می‌کند. تا زمانی که بهبود اساسی در هزینه‌های نظارتی، توسعه و تولید صورت نگیرد، توسعهٔ هزاران داروی متمایز مورد نیاز برای درمان هر بخش قابل‌توجهی