دانشمندان از یک آنزیم عجیب کریسپر استفاده کردهاند تا با تکهتکه کردن DNA در سلولهای سرطانی، با سرطان مبارزه کنند و باعث خودتخریبی آنها شوند.
این آنزیم میتواند برای شناسایی یک RNA پیامرسان خاص، مانند RNA تولید شده توسط یک سلول سرطانی، برنامهریزی شود. هنگامی که آنزیم شریک خود را پیدا میکند، ژنوم سلول را به قطعات کوچک تقسیم میکند.
رویکرد تکهتکه کردن DNA، که در دو مقاله در نشریه «نیچر» گزارش شده است، میتواند راهی برای محققان فراهم کند تا سلولهای سرطانی را که پروتئینهای جهشیافته «غیرقابل درمان با دارو» را بیان میکنند و هدف قرار دادن آنها با داروهای معمول دشوار بوده است، از بین ببرند.
یانگ لیو، زیستشناس مولکولی در دانشکده پزشکی دانشگاه یوتا در سالت لیک سیتی و یکی از نویسندگان یکی از مقالات، میگوید: «این یک سوئیچ کشتار مولکولی است که یک RNA خاص را شناسایی میکند. این اساساً یک شیمیدرمانی قابل برنامهریزی است.»
پاول شولز، یکی از بنیانگذاران شرکت «آکریبیون تراپیوتیکس» (Akribion Therapeutics)، یک شرکت بیوتکنولوژی در تسوینگنبرگ آلمان، و یکی از نویسندگان این مقاله، میگوید درمانی که از این رویکرد برای هدف قرار دادن سرطانهای سر و گردن ناشی از ویروس پاپیلومای انسانی (HPV) استفاده میکند، در حال حاضر در مراحل اولیه توسعه در این شرکت است. هدف این است که اولین دادههای کارآزمایی بالینی تا سال ۲۰۳۰ تولید شود.
سیستمهای کریسپر به طور طبیعی در باکتریها و سایر میکروارگانیسمها وجود دارند، جایی که به عنوان یک مکانیسم ایمنی محافظ عمل میکنند. برخی از سیستمهای کریسپر از RNAهایی استفاده میکنند که آنزیمهای مرتبط با کریسپر (Cas) را برای هدف قرار دادن بخشهایی از DNA در ویروسها و سایر مهاجمان هدایت میکنند. سپس آنزیم Cas DNA را برش میدهد و مهاجم را از بین میبرد. برای بیش از یک دهه، محققان چنین سیستمهایی را برای ویرایش ژنوم مهار و اصلاح کردهاند و RNAهای راهنمای خود را برای هدایت آنزیمهای Cas به محل مورد نظر برای ویرایش ایجاد کردهاند.
اما همه آنزیمهای Cas یکسان نیستند. تقریباً ده سال پیش، رایان جکسون، بیوشیمیست در دانشگاه ایالتی یوتا در لوگان، و همکارانش شروع به تلاش برای کشف مکانیسم یک پروتئین Cas به نام Cas12a2 کردند. او میگوید، فرض آنها این بود که این آنزیم مانند سایر پروتئینهای Cas مورد استفاده برای ویرایش ژن عمل خواهد کرد.
اما آزمایشهای مکرر در آزمایشگاه ناموفق بود. جکسون میگوید: «ما گفتیم، خب این آنزیم آنطور که ما میخواهیم رفتار نمیکند. من دانشجویانم را به آلوده کردن پروتئین متهم کردم.»
در نهایت، او و همکارانش، و همچنین تیم دیگری، متوجه شدند که Cas12a2 متفاوت است. پس از شناسایی توالیهای RNA که با RNA راهنمای آن مطابقت داشتند، به طور بیرویه DNA را تکهتکه کرد و باعث توقف رشد سلول آلوده شد. در طبیعت، این میتواند گسترش عفونت را در جمعیت محدود کند. رنه برناردز، متخصص ژنتیک سرطان در موسسه سرطان هلند در آمستردام، میگوید: «طبیعت چگونه به چنین ترفندی دست مییابد؟ اما هر چه باشد، ما میتوانیم از آن به خوبی استفاده کنیم.» اکنون، دو تیم از محققان دقیقاً همین کار را انجام دادهاند. هر دو توجه خود را به سرطان معطوف کردند، و به طور خاص به تومورهایی که توسط پروتئینهای جهشیافته ایجاد میشوند و دانشمندان برای هدف قرار دادن آنها با روشهای معمول با مشکل مواجه بودهاند. یک گروه Cas12a2 خود را به سمت RNA تولید شده توسط سلولها، از جمله سلولهای دارای جهش در ژن TP53، که در نیمی از سرطانها تغییر یافته است، هدایت کرد. گروه دیگر RNA تولید شده از یک نسخه جهشیافته از ژن KRAS را هدف قرار داد. پروتئینهای KRAS جهشیافته میتوانند باعث رشد کنترلنشده سلولها شوند و مسئول برخی از کشندهترین سرطانها هستند.