به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، پیوند سلول‌های بنیادی خون‌ساز یکی از مهم‌ترین روش‌های درمانی برای طیف گسترده‌ای از بیماری‌های خونی است، اما موفقیت این درمان سال‌ها به یک مرحله پرخطر وابسته بوده است. در روش‌های متداول، برای ایجاد فضای کافی در مغز استخوان و حذف سلول‌های بنیادی خون‌ساز موجود، از دوزهای بالای شیمی‌درمانی یا پرتودرمانی استفاده می‌شود. فرآیندی که می‌تواند با آسیب اندام‌ها، ناباروری، افزایش خطر بدخیمی‌های ثانویه و عوارض طولانی‌مدت همراه باشد. این مسئله در بیماری‌هایی مانند کم‌خونی داسی‌شکل و بتا تالاسمی اهمیت بیشتری دارد، زیرا بیمار ممکن است برای یک بیماری غیرسرطانی تحت درمانی قرار گیرد که خود پیامدهای قابل توجهی برای سلامت آینده او ایجاد می‌کند. پژوهشگران اکنون راهی متفاوت را بررسی کرده‌اند که در آن به جای آسیب‌زدن گسترده به سلول‌های بدن، ویژگی مولکولی سلول‌های بنیادی پیوندی تغییر داده می‌شود تا بتوان آنها را از سلول‌های بنیادی قدیمی بدن تشخیص داد و به‌صورت انتخابی از آنها محافظت کرد. مطالعات اخیر نشان داد که با تغییر دقیق یک اپی‌توپ در پروتئین KIT، می‌توان سلول‌های بنیادی خون‌ساز مهندسی‌شده را در برابر آنتی‌بادی‌های هدف‌گیرنده KIT  مقاوم کرد و هم‌زمان از همین آنتی‌بادی برای حذف سلول‌های خون‌ساز موجود و افزایش تدریجی سهم سلول‌های درمانی استفاده کرد.

یک تغییر کوچک که شناسایی را تغییر می‌دهد

ایده اصلی این فناوری بر مفهوم ویرایش اپی‌توپ استوار است. اپی‌توپ بخشی مشخص از یک پروتئین است که توسط آنتی‌بادی یا گیرنده ایمنی شناسایی می‌شود. اگر بتوان تنها یک یا چند اسیدآمینه این ناحیه را به شکلی دقیق تغییر داد، ممکن است آنتی‌بادی دیگر نتواند سلول را شناسایی کند، در حالی که خود پروتئین همچنان عملکرد طبیعی خود را حفظ کند. پژوهشگران در این مطالعه رویKIT  یا CD117 تمرکز کردند. گیرنده‌ای که برای عملکرد و بقای سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون‌ساز اهمیت دارد. آنها تغییراتی را در بخش خارج سلولی KIT شناسایی کردند که اتصال برخی آنتی‌بادی‌های ضد KIT را مختل می‌کند، بدون آنکه بیان KIT، اتصال آن به فاکتور سلول بنیادی یا عملکرد کلی سلول به شکل قابل توجهی از بین برود. این نکته بسیار مهم است، زیرا حذف کامل ژن KIT می‌تواند عملکرد سلول بنیادی را مختل کند، اما تغییر یک اپی‌توپ مشخص، در صورت حفظ ساختار و عملکرد گیرنده، امکان ایجاد نوعی «سپر مولکولی» را فراهم می‌کند. به این ترتیب، سلول پیوندی همچنان می‌تواند از مسیرKIT  برای فعالیت طبیعی خود استفاده کند، اما از دید آنتی‌بادی درمانی دیگر همان سلول قبلی نیست.

دو ویرایش برای دو هدف درمانی

پژوهشگران برای آزمایش این ایده، ویرایش KIT را با ویرایش BCL11A ترکیب کردند.  BCL11Aیکی از تنظیم‌کننده‌های مهم تولید هموگلوبین جنینی است و دستکاری ناحیه تنظیمی آن می‌تواند تولی HbF  را در سلول‌های قرمز خون افزایش دهد. افزایش هموگلوبین جنینی یکی از مسیرهای مهم در درمان بیماری‌هایی مانند کم‌خونی داسی‌شکل و بتا تالاسمی به شمار می‌رود، زیرا می‌تواند میزان هموگلوبین آسیب‌زا را کاهش دهد و عملکرد گلبول‌های قرمز را بهبود ببخشد. بنابراین سلول‌های بنیادی مورد استفاده در این آزمایش تنها در برابر درمان شرطی‌سازی مقاوم نشده بودند؛ بلکه هم‌زمان یک تغییر درمانی دیگر نیز در آنها ایجاد شده بود. برای وارد کردن این تغییرات از ویرایش پایه و ویرایش پرایم استفاده شد؛ دو فناوری ویرایش ژنومی که امکان ایجاد تغییرات دقیق درDNA  را بدون نیاز به برش دو رشته‌ای گسترده فراهم می‌کنند. نتیجه، تولید سلول‌هایی بود که از یک طرف قابلیت ایجاد خون‌سازی جدید را داشتند و از طرف دیگر، حامل ویرایش درمانی  BCL11A بودند.

آنتی‌بادی،  ابزار انتخاب سلول‌های درمانی

نقطه جذاب این روش زمانی آشکار شد که سلول‌های ویرایش‌شده و سلول‌های کنترل در کنار یکدیگر قرار گرفتند و تحت فشار آنتی‌بادی ضد KIT قرار گرفتند. سلول‌هایی که KIT طبیعی داشتند، نسبت به درمان حساس‌تر بودند، در حالی که سلول‌های دارای اپی‌توپ ویرایش‌شده می‌توانستند از این فشار جان سالم به در ببرند. در مدل‌های حیوانی، درمان با آنتی‌بادی موجب افزایش سهم سلول‌هایی شد که هم KIT و هم ویرایش‌هایBCL11A  را داشتند. در برخی آزمایش‌ها، میزان ویرایش‌های مورد نظر در خون و مغز استخوان حیوانات تحت درمان تقریباً دو برابر شد. اهمیت این اتفاق تنها در افزایش تعداد سلول‌های اصلاح‌شده نیست؛ بلکه نشان می‌دهد می‌توان از یک داروی ایمنی به عنوان نوعی فیلتر زیستی استفاده کرد که سلول‌های مهندسی‌شده را از سلول‌های غیرمهندسی‌شده جدا می‌کند. این فرآیند برخلاف انتخاب سلول‌ها در خارج از بدن، در محیط طبیعی بدن اتفاق می‌افتد و به همین دلیل می‌تواند پس از پیوند نیز ادامه پیدا کند. یکی از مشکلات اصلی استفاده از آنتی‌بادی‌های ضد KIT برای آماده‌سازی پیوند این است که آنتی‌بادی ممکن است پس از تخریب سلول‌های گیرنده، همچنان در بدن باقی بماند و سلول‌های بنیادی تازه تزریق‌شده را نیز هدف قرار دهد. در نتیجه، پزشکان باید زمان پیوند را با کاهش غلظت دارو هماهنگ کنند؛ موضوعی که می‌تواند فرصت مناسب برای ورود سلول‌های پیوندی به جایگاه‌های خالی مغز استخوان را از بین ببرد. ویرایش اپی‌توپ این محدودیت را تا حد زیادی تغییر می‌دهد، زیرا سلول‌های پیوندی عمداً طوری طراحی می‌شوند که در برابر آنتی‌بادی مقاوم باشند. در آزمایش‌های انجام‌شده، سلول‌های ویرایش‌شده توانستند حتی زمانی که فشار درمانی هنوز وجود داشت، در مغز استخوان مستقر شوند. در مدل جایگزینی خون‌سازی نیز ابتدا سلول‌های خون‌ساز انسانی وارد حیوانات شدند و پس از استقرار آنها، درمان ضد KIT انجام شد؛ سپس سلول‌های جدید دارای ویرایش KIT به حیوانات داده شدند. سلول‌های ویرایش‌شده توانستند به شکل قابل توجهی جایگزین خون‌سازی قبلی شوند، در حالی که سلول‌های کنترل فاقد همان مزیت انتخابی بودند.

از مقاومت تا درمان انتخابی سرطان

این فناوری از خلأ ایجادشده برای سلول‌های بنیادی فراتر می‌رود و ریشه‌های آن به مطالعاتی بازمی‌گردد که نشان داده بودند می‌توان اپی‌توپ سلول‌های خون‌ساز را تغییر داد تا این سلول‌ها در برابر درمان‌های ایمنی هدفمند مقاوم شوند. در پژوهش‌های پیشین، تغییرات دقیق در پروتئین‌هایی مانند FLT3، KIT و CD123 به سلول‌های بنیادی و پیش‌ساز خون‌ساز اجازه می‌داد از شناسایی توسط برخی آنتی‌بادی‌ها یا سلول‌های CAR-T فرار کنند، در حالی که عملکرد طبیعی گیرنده‌ها حفظ می‌شد. چنین رویکردی اهمیت ویژه‌ای در درمان لوسمی میلوئید حاد دارد، زیرا بسیاری از اهداف مولکولی این سرطان روی سلول‌های سالم خون‌ساز نیز وجود دارند. اگر سلول‌های سالم را بتوان با ویرایش اپی‌توپ محافظت کرد، درمان می‌تواند هدفی را دنبال کند که برای بقای سلول سرطانی ضروری است، بدون آنکه همان هدف موجب تخریب گسترده سلول‌های بنیادی سالم شود. بنابراین فناوری جدید در مطالعه حاضر را می‌توان ادامه منطقی یک مسیر پژوهشی دانست که ابتدا برای محافظت از خون‌سازی سالم در برابر ایمنی‌درمانی شکل گرفت و اکنون به سمت ایجاد یک سیستم کامل برای جایگزینی خون‌سازی و ژن‌درمانی حرکت کرده است. یکی از ویژگی‌های مهم این روش، مفهوم انتخاب درون‌بدنی یا  in vivo selection است. در بسیاری از ژن‌درمانی‌های سلول‌های بنیادی، لازم است پیش از تزریق، تعداد زیادی از سلول‌ها ویرایش شوند تا پس از پیوند، جمعیت اصلاح‌شده به اندازه کافی بزرگ باشد و اثر درمانی ایجاد کند. این مسئله در برخی بیماری‌ها می‌تواند محدودیت جدی باشد. روش جدید تلاش می‌کند بخشی از این انتخاب را به خود بدن منتقل کند. سلول‌هایی که ویرایش KIT را دارند، در حضور آنتی‌بادی ضدKIT  مزیت بقایی پیدا می‌کنند و به تدریج سهم بیشتری از خون‌سازی را در اختیار می‌گیرند. در مورد بیماری داسی‌شکل، این سلول‌ها هم‌زمان دارای ویرایش BCL11A هستند و در نتیجه انتخاب آنها می‌تواند با افزایش جمعیت سلول‌های دارای ظرفیت تولید HbF همراه شود. در آزمایش‌های انجام‌شده روی سلول‌های مشتق از بیماران، فشار آنتی‌بادی باعث افزایش قابل توجه سلول‌های دارای ویرایش‌هایKIT  و BCL11A شد و در سلول‌های قرمز حاصل از آنها، افزایش HbF و کاهش HbS مشاهده شد. این یافته نشان می‌دهد که انتخاب ایمنی می‌تواند مستقیماً با اثر درمانی ژنتیکی ارتباط پیدا کند.

آیا انتخاب سلولی به تکثیر یک کلون منتهی می‌شود

افزایش یک جمعیت سلولی در بدن همیشه خبر خوبی نیست، زیرا اگر یک یا چند کلون خاص بیش از حد تکثیر شوند، می‌تواند نگرانی‌هایی درباره ایمنی ژنتیکی ایجاد کند. پژوهشگران برای بررسی این موضوع از کتابخانه‌ای از بارکدهای ژنتیکی استفاده کردند تا تنوع کلون‌های خون‌ساز را در طول فرآیند انتخاب دنبال کنند. نتایج نشان داد که درمان طولانی‌تر با آنتی‌بادی ضد KIT می‌تواند باعث غنی‌شدن سلول‌های دارای ویرایش مورد نظر شود، بدون آنکه شواهدی از انتخاب کلونال نامطلوب مشاهده شود. این یافته اهمیت زیادی دارد، اما به معنای حذف کامل نگرانی‌های ایمنی نیست. ویرایش ژنومی، حتی در فناوری‌های دقیق، همچنان نیازمند ارزیابی‌های طولانی‌مدت درباره تغییرات ناخواسته DNA، پایداری جمعیت سلولی و رفتار سلول‌های بنیادی در بدن انسان است. همچنین نتایج به‌دست‌آمده در مدل‌های حیوانی و سلول‌های انسانی خارج از بدن هنوز جای آزمایش‌های بالینی گسترده را نمی‌گیرد. آنچه این مطالعه را از بسیاری از رویکردهای متداول ژن‌درمانی متمایز می‌کند، تغییر رابطه میان دارو و سلول است. در درمان‌های معمول، دارو برای سلول یک عامل تهدید محسوب می‌شود و هدف آن حذف یا مهار جمعیت سلولی است. در این فناوری، همان عامل درمانی می‌تواند به ابزاری برای انتخاب سلول‌های مطلوب تبدیل شود. سلول‌هایی که پیش از آن با یک تغییر بسیار کوچک در سطح مولکولی برای مقاومت انتخابی آماده شده‌اند. این نگاه می‌تواند مفهوم شرطی‌سازی پیش از پیوند را از یک فرآیند تخریبی به فرآیندی هدفمندتر تبدیل کند.

پایان مطلب./