سیستم CRISPR-Cas9 می تواند به کاهش تکثیر آدنوویروس در سلول های انسانی کمک کند

تکثیر آدنوویروس های بالقوه مضر را می توان با استفاده از سیستم به اصطلاح CRISPR-Cas9 (“قیچی ژن”) در سلول های انسانی در کشت سلولی به میزان قابل توجهی کاهش داد. این روش که در سراسر جهان در علم و تحقیق استفاده می شود، بنابراین پتانسیلی برای درمان های ابتکاری آینده برای درمان بیماری های ویروسی نیز ارائه می دهد. این یافته بر اساس مطالعه IMC Krems – دانشگاه علوم کاربردی (IMC Krems) – در اتریش است که اکنون در مجله معروف “Molecular Therapy Nucleic Acids” منتشر شده است. این مطالعه توسط صندوق علوم اتریش FWF تأمین مالی شد.

دستیابی به ریشه بیماری های ویروسی همچنان یک چالش بزرگ است. اگرچه داروهای جدا شده ای وجود دارد که از تکثیر ویروس در سلول های انسانی جلوگیری می کند، اما اینها هنوز یک استثنای اصلی هستند. در مقابل این پیشینه، اعضای گروه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور راینهارد کلاین از گروه علوم زیستی در IMC Krems اکنون پتانسیل فناوری های مولکولی را برای مهار عفونت های ویروسی بررسی کرده اند. گروه تحقیقاتی از یک روش علمی تثبیت شده (CRISPR-Cas9) برای اصلاح هدفمند DNA استفاده کردند تا به طور قابل توجهی تکثیر آدنوویروس ها در رده های سلولی انسانی در کشت سلولی را کاهش دهند.

هدف: DNA ویروسی

این روش برنده جایزه نوبل اجازه می دهد تا بخش های DNA در سلول های پستانداران به روشی بسیار کنترل شده تغییر یابد. پروفسور کلاین توضیح می‌دهد: «توضیح ما در حال حاضر این بود که پتانسیل این تکنیک را برای مبارزه با عفونت‌های ویروسی، مانند عفونت‌های آدنوویروس‌ها، که اغلب باعث بیماری‌های دستگاه تنفسی، دستگاه گوارش و چشم می‌شوند، بررسی کنیم.» هدف در اینجا: از بین بردن ناحیه ای از DNA آدنوویروس در رده های سلولی انسان آلوده به گونه ای که ویروس ها دیگر نتوانند تولید مثل کنند.

روشی که به طرز شگفت انگیزی موفقیت آمیز بود، همانطور که پروفسور کلاین توضیح می دهد: “در واقع، ما موفق شدیم میزان ذرات ویروس عفونی را در رده های سلولی انسان تا سه مرتبه تحت شرایط خاص کاهش دهیم. نتیجه ای که به وضوح کارایی را تأیید می کند. این روش همچنین نشان می دهد که این فناوری همچنین به اندازه کافی قوی است که تعداد زیادی از ویروس های تولید شده در سلول های آلوده در جریان برخی از عفونت های ویروسی را از بین ببرد.

ترکیب چندین اقدام برای این موفقیت تعیین کننده بود. اولین مورد انتخاب توالی DNA ویروسی بود که توسط سیستم CRISPR-Cas9 مورد هدف قرار می گرفت. در اینجا، تیم پروفسور کلاین ناحیه E1A ویروس را انتخاب کردند که در همان ابتدای چرخه تکثیر ویروس از اهمیت خاصی برخوردار است.

با متوقف کردن عملاً تکثیر ویروس در جوانه، ما توانستیم مقدار DNA ویروسی را در سلول‌ها به اندازه کافی پایین نگه داریم تا سیستم CRISPR-Cas9 به طور موثر کار کند.

پروفسور راینهارد کلاین، گروه علوم زیستی، IMC Krems

در واقع، در ابتدای مطالعه، مقدار بالقوه DNA ویروسی در سلول‌ها باعث نگرانی تیم شد. از این گذشته، اگر ویروس ها به سرعت تکثیر شوند، این می تواند آنقدر بزرگ شود که سیستم CRISPR-Cas9 به سادگی به لبه توانایی های خود برسد. اما غیرفعال شدن E1A که مسئول افزایش بسیار زیاد DNA ویروسی در سلول های آلوده است، دقیقاً از این امر جلوگیری کرد.

موفقیت از طریق ترکیب

دومین اقدامی که به مهار قوی تکثیر ویروسی کمک کرد، استفاده از ترکیبات به اصطلاح RNA های راهنما – رشته های اسید نوکلئیک بود که امکان هدف قرار دادن توالی هدف DNA را فراهم می کند. این منجر به خاموش شدن موثرتر ژن آدنوویروس E1A شد و در نتیجه احتمال اینکه ویروس قادر به تکثیر نباشد را افزایش داد.

مهار تکثیر ویروسی با ترکیبی با داروی مهارکننده سنتز DNA سیدوفوویر حتی زمانی که در دوزهای کوچک استفاده شود، بیشتر شد. اثر تقویت به این دلیل رخ می دهد که تکثیر DNA ویروسی در دو سطح مختلف مهار می شود: اول، مقدار محصول عملکردی E1A توسط CRISPR-Cas9 در سلول کاهش می یابد، در حالی که در مرحله دوم، تکثیر DNA ویروسی باقی مانده که هنوز در حال انجام است توسط سیدوفوویر مهار می شود.

نتایج مطالعه تحسین شده بین المللی در IMC Krems بر قدرت بسیار کلی CRISPR-Cas9 و امکان استفاده از این فناوری برای غیرفعال کردن ویروس ها نیز تاکید دارد. بنابراین یک کاربرد اصلی و آینده در برابر بیماری های ویروسی از نظر تئوری قابل تصور است. با این حال، اگر این فناوری واقعاً برای درمان بیماری‌های ویروسی در آینده مورد استفاده قرار گیرد، همانطور که پروفسور کلاین تأکید می‌کند، ابتدا باید سؤالات متعدد دیگری روشن شود و موانع فنی برطرف شوند. بنابراین در حال حاضر یک کاربرد هنوز فاصله زیادی دارد، اما امکان نظری آن نشان داده شده است.