به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تری‌زومی ۲۱ یا سندرم داون یکی از رایج‌ترین ناهنجاری‌های کروموزومی است که ناشی از حضور یک کروموزوم ۲۱ اضافه در سلول‌های انسان است. این وضعیت منجر به بروز اختلالات شناختی، قلبی، ایمنی و رشد می‌شود و تاکنون درمان ژنتیکی مستقیم و مؤثری برای آن در دسترس نبوده استیک مطالعه پیشگامانه در ژاپن احتمال حذف علت ژنتیکی سندرم داون را با بهره‌گیری از فناوری ویرایش ژن پیشرفته CRISPR-Cas9 مطرح کرده است.

سندرم داون یا تریزومی ۲۱

سندرم داون، که با نام علمی تریزومی ۲۱ نیز شناخته می‌شود، یکی از شایع‌ترین ناهنجاری‌های ژنتیکی در انسان است که از وجود یک نسخه اضافه از کروموزوم ۲۱ ناشی می‌شود. این وضعیت ژنتیکی، که در هر ۷۰۰ تولد تقریباً یک مورد دیده می‌شود، موجب بروز تغییراتی در رشد جسمی، عملکرد ذهنی و ویژگی‌های ظاهری فرد می‌گردد. در حالت طبیعی، هر سلول انسانی دارای ۲۳ جفت کروموزوم (در مجموع ۴۶ عدد) است. اما در افراد مبتلا به سندرم داون، یک نسخه اضافه از کروموزوم ۲۱ در تمامی یا بخشی از سلول‌های بدن وجود دارد. این افزایش ژنتیکی، تعادل عملکرد ژن‌ها را بر هم می‌زند و منجر به مجموعه‌ای از ویژگی‌های بالینی می‌شود که از فردی به فرد دیگر متفاوت است. علت اصلی سندرم داون، تقسیم نادرست کروموزوم‌ها در هنگام تشکیل تخمک یا اسپرم است. عوامل خطرساز شامل افزایش سن مادر در زمان بارداری، سابقه خانوادگی و برخی عوامل محیطی هستند. سندرم داون برای نخستین بار در سال ۱۸۶۶ توسط پزشک انگلیسی دکتر جان لانگدون داون توصیف شد. او شباهت‌های فیزیکی خاصی را در میان افرادی که دچار ناتوانی ذهنی بودند شناسایی کرد و این وضعیت را به صورت نظام‌مند معرفی کرد. با این حال، تا سال ۱۹۵۹ دلیل ژنتیکی این اختلال یعنی وجود کروموزوم ۲۱ اضافی توسط دانشمند فرانسوی ژروم لژون کشف نشد. افراد مبتلا به سندرم داون معمولاً دارای ویژگی‌هایی چون چهره گرد، چشمان بادامی‌شکل، تون عضلانی پایین (هیپوتونی)، قد کوتاه‌تر از میانگین، و تأخیر در رشد شناختی هستند. شدت این ویژگی‌ها از فردی به فرد دیگر متفاوت است.

سندرم داون و پیشرفت فناوری CRISPR

سندرم داون که به عنوان تریزومی ۲۱ نیز شناخته می‌شود، حدود از هر ۷۰۰ تولد در ایالات متحده یک مورد را درگیر می‌کند و ناشی از وجود یک نسخه اضافه از کروموزوم ۲۱ است. این ماده ژنتیکی اضافه باعث اختلال در عملکرد طبیعی سلول‌ها و ایجاد مشکلات مختلفی از جمله ناتوانی ذهنی، نقایص قلبی مادرزادی و افزایش خطر ابتلا به آلزایمر می‌شود. اکنون تیمی از دانشگاه میه (Mie University) به سرپرستی دکتر ریوتارو هاشیزومه موفق شده‌اند با استفاده از فناوری CRISPR-Cas9 این کروموزوم اضافی را از سلول‌های انسانی در شرایط آزمایشگاهی حذف کنند. در مقاله‌ای با عنوان "نجات تریزومیک با استفاده از برش‌های چندگانه کروموزومی خاص آلل توسط CRISPR-Cas9 در سلول‌های تریزومی ۲۱" که در مجله PNAS Nexus منتشر شده، توضیح داده شده که این سیستم چگونه تنها نسخه اضافی کروموزوم را هدف قرار می‌دهد بدون اینکه به نسخه‌های طبیعی آسیب برساند.

اصلاح بیان ژنی و عملکرد بهتر سلول‌ها

این پژوهش ابتدا روی سلول‌های بنیادی رشد یافته در آزمایشگاه انجام شد. پس از حذف کروموزوم اضافی، الگوهای بیان ژن و تولید پروتئین به حالت طبیعی بازگشت. ژن‌های مرتبط با رشد سیستم عصبی فعال‌تر شدند و ژن‌های مرتبط با متابولیسم کاهش یافتند — الگویی که با مطالعات قبلی درباره تأثیر تریزومی ۲۱ بر رشد مغز جنین هم‌راستا است. در گام بعدی، این فناوری روی سلول‌های پوستی افراد دارای سندرم داون نیز آزمایش شد و کروموزوم اضافی در بسیاری از این سلول‌ها نیز با موفقیت حذف گردید. سلول‌های اصلاح‌شده رشد سریع‌تری داشتند، زمان تقسیم کوتاه‌تری نشان دادند و عملکرد میتوکندریایی آن‌ها بهبود یافت. همچنین، تولید گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) که با استرس سلولی و پیری مرتبط هستند، کاهش یافت.

چالش‌ها و مسیر پیش رو

هرچند نتایج امیدوارکننده است، اما چالش‌هایی نیز وجود دارد. در برخی موارد، برش‌های CRISPR به کروموزوم‌های سالم نیز آسیب رسانده‌اند که نگرانی‌هایی درباره اثرات ناخواسته (off-target effects) ایجاد کرده است. تیم تحقیقاتی اکنون در حال بهینه‌سازی مولکول‌های راهنما برای افزایش دقت هدف‌گیری هستند. دکتر هاشیزومه تأکید کرد: «دقت در این روش حیاتی است. ما در حال اصلاح استراتژی هدف‌گیری خود و ارزیابی رفتار سلول‌های ویرایش‌شده در محیط‌های زیستی واقعی هستیم.» اگر این تکنیک ایمن و قابل اطمینان شود، می‌تواند در پزشکی ترمیمی استفاده شود ، برای مثال در درمان‌های مبتنی بر سلول‌های بنیادی برای جایگزینی یا ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده در افراد دارای سندرم داون استفاده می‌شود.

جنبه‌های اخلاقی و آینده کاربردها

در حالی که علم پیشرفت می‌کند، احتمال حذف ژنتیکی سندرم داون سؤالات اخلاقی عمیقی را مطرح کرده است. برای مثال، در ایسلند سندرم داون تقریباً ناپدید شده، زیرا بسیاری از والدین پس از غربالگری‌های پیش از تولد تصمیم به سقط جنین می‌گیرند، روندی که بحث‌های جهانی را برانگیخته است. دکتر آستریدور استفانسدوتیر، پزشک و استاد اخلاق کاربردی در دانشگاه ایسلند، به ABC News استرالیا گفت: «زمانی که به صدای خود افراد دارای سندرم داون گوش می‌دهیم، می‌گویند این موضوع برایشان نگران‌کننده است. خانواده‌های آن‌ها نیز نظرات مشابهی دارند.» تیم ژاپنی تأکید کرده که هدف آن‌ها حذف سندرم داون از جامعه نیست، بلکه درک بهتر اثرات زیستی آن و یافتن راه‌هایی برای کاهش عوارض ناشی از آن است.

استفاده بالینی از این روش

نزدیک به ۵۰ درصد از افراد دارای سندرم داون با نقص مادرزادی قلبی متولد می‌شوند. آن‌ها همچنین در معرض خطر بالاتر مشکلات گوارشی، اختلالات تیروئیدی، مشکلات سیستم ایمنی و آلزایمر زودرس قرار دارند. حذف کروموزوم اضافی می‌تواند به کاهش این بیماری‌های هم‌زمان کمک کند. با این حال، کارشناسان هشدار می‌دهند که استفاده بالینی از این روش هنوز دور از دسترس است. دکتر هاشیزومه گفت: «این روش هنوز آماده استفاده در بیمارستان‌ها نیست، اما استاندارد جدیدی برای قابلیت‌های CRISPR تعیین می‌کند، نه فقط ویرایش ژن‌های منفرد، بلکه حذف کامل یک کروموزوم.» این مطالعه، که در مجله PNAS Nexus منتشر شده، گامی مهم در زمینه ویرایش ژنتیکی در سطح کروموزومی به‌شمار می‌رود. پژوهشگران قصد دارند بررسی‌های بلندمدت روی سلول‌های اصلاح‌شده انجام دهند و امکان استفاده از این فناوری به‌صورت زنده (in vivo) را نیز مطالعه کنند.

پیش‌تر نیز گزارش شده بود که دانشمندان دانشگاه فلوریدا واکسن mRNA نوینی توسعه داده‌اند که سیستم ایمنی را برای شناسایی و نابودی انواع مختلف تومورها فعال می‌کندکه این خود امیدی جدید برای درمان جهانی سرطان بوده است.

پایان مطلب/.