پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری ویرایش ژنوم، روشی ابداع کرده‌اند که می‌تواند بدون نیاز به خارج کردن سلول‌های ایمنی از بدن، آنها را برای شناسایی و نابودی سلول‌های سرطانی آماده کند.

درمان سرطان با استفاده از سلول‌های ایمنی خود بیمار، طی سال‌های اخیر افق تازه‌ای در پزشکی گشوده است، اما پیچیدگی مراحل درمان و هزینه‌های سنگین آن همچنان مانع دسترسی بسیاری از بیماران به این روش می‌شود. اکنون دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو موفق شده‌اند راهی برای تغییر ژنتیکی سلول‌های ایمنی پیدا کنند؛ دستاوردی که در صورت موفقیت در آزمایش‌های انسانی، درمان برخی سرطان‌ها را سریع‌تر، کم‌هزینه‌تر و دسترس‌پذیرتر می‌کند.

بنا بر گزارش دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو، این روش بر پایه فناوری ویرایش ژنوم «کریسپر» طراحی شده است و به پژوهشگران امکان می‌دهد بدون نیاز به خارج کردن سلول‌های ایمنی از بدن، آنها را برای شناسایی و مهار سلول‌های سرطانی بازبرنامه‌ریزی کنند. نتایج این پژوهش، که در نشریه علمی «نیچر» (Nature) منتشر شده است، نشان می‌دهد این شیوه در آزمایش‌های حیوانی توانسته است با چند نوع سرطان خون و حتی یک تومور جامد مقابله کند.

درمانی مؤثر که هنوز برای بسیاری از بیماران دست‌نیافتنی است

برای درک اهمیت این دستاورد، ابتدا باید با یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های درمان سرطان موسوم به «کار-تی» (CAR-T) آشنا شد. در این روش، پزشکان گروهی از سلول‌های ایمنی بیمار را که به سلول‌های تی معروف‌اند از خون او خارج می‌کنند و به مراکز تخصصی می‌فرستند تا با تغییر ژنتیکی، برای شناسایی سلول‌های سرطانی بازبرنامه‌ریزی شوند. سلول‌های تغییر‌یافته پس از تکثیر در آزمایشگاه، بار دیگر به بدن بیمار بازگردانده می‌شوند تا سرطان را مهار کنند.

به‌گزارش پایگاه خبری ساینس‌دیلی، این روش در درمان برخی سرطان‌های خون نتایج چشمگیری داشته و تاکنون هفت درمان مبتنی بر آن به تأیید سازمان غذا و داروی آمریکا رسیده است. با این حال، ویرایش سلول‌ها به تجهیزات و مراکز بسیار تخصصی نیاز دارد و ممکن است چندین هفته طول بکشد؛ زمانی که برای بیماران مبتلا به سرطان‌های پیش‌رونده گاه سرنوشت‌ساز است.

هزینه درمان نیز مانع مهم دیگری به شمار می‌رود. هر دوره درمان کار-تی معمولا بین ۴۰۰ تا ۵۰۰ هزار دلار هزینه دارد و همین موضوع، علاوه بر مراکز محدود ارائه‌دهنده آن، بسیاری از بیماران را از دریافت به‌موقع درمان محروم می‌کند.

افزون بر این، بیماران معمولا پیش از دریافت سلول‌های مهندسی‌شده باید تحت شیمی‌درمانی شدید قرار گیرند تا فضای لازم برای استقرار سلول‌های جدید در مغز استخوان فراهم شود. تحمل این مرحله، به‌ویژه برای سالمندان و افرادی که وضعیت جسمانی مساعدی ندارند، دشوار است.

جاستین آیکم، دانشیار پزشکی دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو و نویسنده ارشد پژوهش، می‌گوید دسترسی به این درمان به چالشی جهانی بدل شده است، زیرا بسیاری از بیماران نیازمند به آن یا توان پرداخت هزینه‌ها را ندارند یا شدت بیماری به آنها فرصت کافی برای آماده‌سازی سلول‌ها را نمی‌دهد.

به گفته او، همین محدودیت‌ها دانشمندان را به جست‌وجوی راهی سوق داده است که بتوان سلول‌های درمانگر را به جای آزمایشگاه مستقیما در بدن بیمار تولید کرد.

چگونه سلول‌های ایمنی برای شناسایی سرطان آماده می‌شوند؟

سلول‌های تی از مهم‌ترین اجزای دستگاه ایمنی بدن‌اند و در شناسایی و مهار عوامل بیماری‌زا نقش دارند. در درمان کار-تی، دستورالعمل‌های ژنتیکی تازه‌ای به این سلول‌ها داده می‌شود تا گیرنده‌های ویژه‌ای به نام «گیرنده آنتی‌ژن کایمریک» روی سطح خود بسازند.

این گیرنده‌ها مانند حسگرهایی عمل می‌کنند که می‌توانند پروتئین‌های مشخصی را روی سطح سلول‌های سرطانی شناسایی کنند. هنگامی که گیرنده به پروتئین هدف متصل می‌شود پیامی به سلول تی می‌فرستد و آن را برای حمله به سلول سرطانی فعال می‌کند.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا با همکاری دانشمندانی از مؤسسات گلدستون، دانشگاه دوک و مؤسسه نوآوری ژنومیک، برای انجام این تغییر ژنتیکی در درون بدن، سامانه‌ای متشکل از دو نوع ذره طراحی کرده‌اند.

ذره نخست ابزارهای ویرایش ژن «کریسپر-کَس۹» را حمل می‌کند؛ فناوری‌ای که امکان برش و تغییر بخش‌های مشخصی از دی‌ان‌ای را فراهم می‌سازد. سطح این ذره با پادتن‌هایی پوشانده شده است که پروتئینی به نام «سی‌دی۳» را روی سلول‌های تی شناسایی می‌کنند. به این ترتیب، ابزار ویرایش ژن به سوی سلول‌های موردنظر هدایت می‌شود.

ذره دوم حامل دی‌ان‌ای تازه‌ای است که دستور ساخت گیرنده‌های شناسایی سرطان را به سلول منتقل می‌کند. این ذره همچنین اطلاعات لازم برای هدایت دی‌ان‌ای جدید به محل مشخصی از ژنوم سلول تی را حمل می‌کند.

اهمیت این طراحی در آن است که ژن جدید به جای قرار گرفتن در نقطه‌ای تصادفی از دی‌ان‌ای، در محل از پیش تعیین‌شده‌ای جای می‌گیرد که سازوکار فعال‌سازی آن مختص سلول‌های تی است. در نتیجه، دستور ساخت گیرنده‌های ضدسرطان تنها زمانی فعال می‌شود که دی‌ان‌ای جدید در جای مناسب قرار گرفته باشد.

پژوهشگران همچنین ذرات را به‌گونه‌ای طراحی کرده‌اند که دستگاه ایمنی بدن نتواند بلافاصله آنها را از بین ببرد.

به گفته آیکم، یکی از دشواری‌های اصلی این روش اطمینان از تغییر یافتن سلول‌های درست است. هنگامی که مهندسی ژنتیکی در آزمایشگاه انجام می‌شود، می‌توان سلول‌ها را پیش از تزریق بررسی و کنترل کرد، اما درون بدن چنین امکانی وجود ندارد و به همین دلیل، دقت در هدف‌گیری سلول‌ها از همان آغاز اهمیت اساسی دارد.

این پژوهش همچنین نخستین نمونه از وارد کردن یک قطعه بزرگ دی‌ان‌ای به محل مشخصی از ژنوم سلول‌های تی انسانی، بدون نیاز به خارج کردن آنها از بدن، به شمار می‌رود. به گفته پژوهشگران، این روش هدفمند در آزمایش‌ها از شیوه متداول انتقال ژن با استفاده از ویروس‌ها، که ممکن است دی‌ان‌ای جدید را در نقاط تصادفی ژنوم وارد کنند، عملکرد بهتری داشته است.

ناپدید شدن نشانه‌های سرطان خون در دو هفته

برای ارزیابی کارایی این روش، گروهی پژوهشی به سرپرستی ویلیام نیبرگ و پی‌یر-لوئی برنارد‌ــ دو پژوهشگر پسا دکتری دانشگاه کالیفرنیا در سان‌فرانسیسکو‌ــ آزمایش‌هایی را روی موش‌هایی انجام داد که دستگاه ایمنی آنها با سلول‌های انسانی بازسازی شده بود و به نوعی سرطان خون تهاجمی مبتلا شده بودند.

نتایج نشان داد که تنها پس از یک نوبت تزریق سامانه دوذره‌ای، نشانه‌های قابل تشخیص سرطان در تقریبا تمامی موش‌ها ظرف دو هفته از بین رفت. سلول‌های ایمنی مهندسی‌شده در برخی اندام‌ها تا ۴۰ درصد جمعیت سلول‌های ایمنی را تشکیل می‌دادند و توانستند سلول‌های سرطانی را از مغز استخوان و طحال نیز پاکسازی کنند.

پژوهشگران سپس همین روش را برای مقابله با میلومای چندگانه، نوع دیگری از سرطان خون، به کار گرفتند و نتایج امیدوارکننده‌ای به دست آوردند.

این شیوه در آزمایش روی نوعی تومور جامد به نام «سارکوم» نیز مؤثر بود؛ نتیجه‌ای که اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا درمان تومورهای جامد با سلول‌های کار-تی تاکنون به‌مراتب دشوارتر از درمان سرطان‌های خون بوده است.

در جریان آزمایش‌ها، دانشمندان به نکته دیگری نیز پی بردند: سلول‌های تی که مستقیما درون بدن مهندسی شده بودند، ظاهرا عملکرد بهتری از سلول‌های مشابهی داشتند که در آزمایشگاه تغییر یافته بودند.

آیکم توضیح می‌دهد که خارج کردن سلول‌ها از بدن و تکثیر آنهادر محیط آزمایشگاهی ممکن است برخی ویژگی‌های طبیعی و توانایی تکثیرشان را کاهش دهد، در حالی که تغییر ژنتیکی سلول‌ها در محیط طبیعی بدن به حفظ این ویژگی‌ها کمک می‌کند.

با این حال، این یافته‌ها هنوز به آزمایش‌های حیوانی محدودند و نمی‌توان از آنهانتیجه گرفت که روش جدید در انسان نیز به همان اندازه مؤثر خواهد بود.

گامی به سوی درمان سرطان بدون انتظارهای طولانی

اگرچه نتایج اولیه امیدبخش است، این فناوری جدید هنوز برای کاربرد بالینی در انسان آماده نیست. پژوهشگران باید امکان به‌کارگیری آن را در مقیاس درمانی بسنجند و برای اطمینان از ایمنی و اثربخشی روش انجام آزمایش‌های بالینی ضروری خواهد بود.

یکی از مزیت‌های احتمالی این روش حذف نیاز به شیمی‌درمانی پیش از دریافت سلول‌های مهندسی‌شده است، زیرا سلول‌های درمانگر مستقیما در بدن بیمار ساخته می‌شوند. با این حال، تحقق این مزیت نیز به بررسی‌های بیشتری نیاز دارد.

آیکم و همکارانش برای ادامه توسعه این فناوری، شرکتی به نام «آزالیا تراپوتیکس» تأسیس کرده‌اند تا سامانه دوذره‌ای را به مرحله مطالعات بالینی نزدیک کنند.

در صورت تأیید ایمنی و اثربخشی این روش در انسان، دیگر لازم نخواهد بود سلول‌های ایمنی بیمار جمع‌آوری شوند، به مراکز تخصصی انتقال یابند، در آزمایشگاه تغییر کنند و پس از چند هفته به بدن او بازگردند. در عوض، ممکن است بتوان با تزریق سامانه‌ای هدفمند، فرایند مهندسی ژنتیکی را در درون بدن انجام داد.

چنین تحولی علاوه بر کاهش هزینه‌ها و زمان انتظار، امکان ارائه درمان را در بیمارستان‌های محلی نیز فراهم می‌کند؛ مراکزی که اکنون امکانات لازم برای تولید سلول‌های کار-تی را در اختیار ندارند.

آیکم معتقد است این پژوهش می‌تواند آغازگر نسل تازه‌ای از درمان‌های سلولی و ژنی باشد که دامنه کاربرد آنها به درمان سرطان محدود نخواهد ماند. او امیدوار است با پیشرفت این فناوری، درمان‌هایی که امروز تنها در شمار محدودی از مراکز تخصصی ارائه می‌شوند، در آینده در دسترس بیماران بیشتری قرار گیرند.