محققان با کمک ویرایش ژنتیکی و پیوند سلولی دیابت را در موشها درمان کردند

22آوریل 2020 - محققان سلولهای پوست فردی را که به نوع نادر ژنتیکی دیابت وابسته به انسولین به نام "سندرم ولفرام" مبتلا بود، به سلولهای بنیادی پرتوان انسانی و سپس به سلولهای تولید کننده ی انسولین تبدیل نمودند و از ابزار ویرایش ژنیCRISPR-Cas9 ، برای اصلاح نقص ژنتیکی که باعث این سندرم شده بود، در این سلولها استفاده کردند. سپس آنها این سلول ها را به موش های آزمایشگاهی پیوند زدند و دیابت شدید را در این موش ها درمان کردند.

محققان دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، نشان دادند که تکنیک CRISPR-Cas9 ممکن است نویدی برای درمان دیابت، به ویژه انواع ناشی از یک جهش ژنی باشد. همچنین این روش ممکن است روزی برای برخی از بیماران مبتلا به انواع متداول دیابت مانند نوع 1 و نوع 2 مفید باشد.

این مطالعه بطور آنلاین در 22 آوریل در مجله Science Translational Medicine منتشر شده است.

بیماران مبتلا به سندرم ولفرام، در دوران کودکی یا نوجوانی دچار دیابت می شوند و به سرعت نیاز به درمان با انسولین دارند. اکثر مبتلایان به سندرم ولفرام به مشکلات مربوط به بینایی و تعادل، و همچنین سایر مشکلات مبتلا می شوند. این سندرم منجر به مرگ زودرس می گردد.

دکتر Jeffrey R. Millman، محقق ارشد این پژوهش و استادیار پزشکی و مهندسی زیست پزشکی در دانشگاه واشنگتن، گفت: این اولین بار است که از CRISPR برای رفع نقص ژنتیکی در بیمار و درمان موفق دیابت استفاده می شود. برای این مطالعه ما از سلولهای یک بیمار مبتلا به سندرم ولفرام استفاده کردیم زیرا از نظر مفهومی می دانستیم که رفع نقص ناشی از یک ژن واحد ساده تر است. اما ما این کار را به عنوان یک پله به سمت استفاده از ژن درمانی در جمعیت گسترده تری از بیماران دیابتی می بینیم.

سندرم ولفرام به دلیل بروز جهشهایی در تنها یک ژن ایجاد می شود و برای محققان این فرصت را ایجاد کرده است، که بتوانند استفاده از فن آوری سلولهای بنیادی را در ترکیب با روشCRISPR ، برای تصحیح خطای ژنتیکی که ممکن است دیابت ناشی از این جهشها را اصلاح کند، آزمایش کنند.

چند سال پیش، دکتر میلمن و همکارانش روشی را برای تبدیل سلولهای بنیادی انسان به سلولهای بتای لوزالمعده کشف کردند. وقتی چنین سلولهایی با قند مواجه می شوند، انسولین ترشح می کنند. اخیراً ، همان محققان تکنیک جدیدی را برای تبدیل بهتر سلولهای بنیادی انسانی به سلولهای بتا تولید کرده اند که در کنترل قند خون بسیار بهتر عمل می کنند.

در این مطالعه، آنها اقدامات دیگری را برای استخراج این سلول ها از بیماران و استفاده از ابزار ویرایش ژنی CRISPR-Cas9 بر روی آن سلول ها انجام دادند تا جهش در ژن ایجاد کننده ی سندرم ولفرام(WFS1)  را اصلاح کنند. سپس محققان سلولهای ویرایش شده ی ژنتیکی را با سلولهای بتا ترشح کننده ی انسولین از همان دسته سلولهای بنیادی، كه ویرایش ژنتیکی با روش CRISPR بر روی آنها انجام نشده بود، مقایسه كردند.

در لوله ی آزمایش و در موشهایی که دارای شکل شدید دیابت بودند، سلولهای بتای تازه رشد یافته که باCRISPR  ویرایش شده بودند، در پاسخ به گلوکز، انسولین بیشتری ترشح می کردند. دیابت در موشهایی که سلولهای ویرایش شده با روش CRISPR در زیر پوست آنها کاشته شده بود، به سرعت ناپدید شد و سطح قند خون این حیوانات که به مدت شش ماه تحت نظارت بودند، در حد طبیعی باقی ماند. حیوانات دریافت کننده سلولهای بتای بدون ویرایش ژنی، دیابتی باقی ماندند. سلولهای بتای تازه کاشته شده در زیر پوست آنها انسولین تولید می کردند اما مقدار آن برای معکوس نمودن دیابت کافی نبود.

دکترFumihiko Urano ، استاد پاتولوژی و ایونولوژی گفت: ما اساساً توانستیم از این سلولها برای درمان این مشکل استفاده کنیم، و سلولهای بتا را با اصلاح این جهش، به سلولهای بتای سالم تبدیل کنیم. این یک اثبات مفهوم است که نشان می دهد اصلاح نواقص ژنتیکی که منجر به دیابت می شوند یا در آن نقش دارند( در این مورد در ژن سندرم ولفرام) ، می تواند سلولهای بتایی را تولید کند که به طور مؤثر قند خون را کنترل می کنند. همچنین ممکن است با اصلاح نقایص ژنتیکی در این سلول ها، ما مشکلات دیگری که بیماران مبتلا به سندرم ولفرام تجربه می کنند- مانند نقص بینایی و تخریب عصبی- را اصلاح کنیم.

در آینده ، استفاده ازCRISPR برای اصلاح برخی جهش در سلولهای بتا ممکن است به بیمارانی کمک کند که دیابت آنها نتیجه چندین عامل ژنتیکی و محیطی باشد مانند دیابت نوع 1 ناشی از یک فرآیند خود ایمنی است که سلولهای بتا را از بین می برد و دیابت نوع 2 که رابطه ی نزدیکی با چاقی و یک فرآیند سیستمیک به نام مقاومت به انسولین دارد.

دکتر Millman، گفت: ما از این واقعیت هیجان زده هستیم که توانستیم این دو فن آوری را - رشد سلول های بتا از سلولهای بنیادی پرتوان و استفاده از CRISPR را برای اصلاح نقایص ژنتیکی- با هم ترکیب کنیم. در حقیقت، ما دریافتیم که سلولهای بتای اصلاح شده با استفاده از روش CRISPR از سلولهای بتا ساخته شده از سلولهای بنیادی افراد سالم بدون دیابت، قابل تشخیص نیستند و با هم تفاوتی ندارد.

محققان گفتند: با حرکت به جلو، روند ساخت سلولهای بتا از سلولهای بنیادی آسانتر می شود. به عنوان مثال، دانشمندان روش های کم تهاجمی تری را ابداع کرده اند و می توانند سلول های بنیادی پرتوان را از سلولهای خونی بسازند و در حال تولید سلول های بنیادی از نمونه های ادرار نیز هستند.

دکتر Urano، گفت: در آینده ما ممکن است بتوانیم چند میلی لیتر از ادرار یک بیمار را بگیریم و سلولهای بنیادی را از سلولهای موجود در ادرار بسازیم و آنها را به سلولهای بتا تبدیل کنیم، یا جهش در آن سلولها را با CRISPR اصلاح کنیم و آنها را دوباره به بیمار پیوند زده و دیابت او را درمان کنیم. آزمایش ژنتیکی بر روی بیماران دیابتی ما را به شناسایی ژنهایی که باید اصلاح شوند، راهنمایی می کند، تا بتوانیم به یک ژن درمانی احیا کننده ی اختصاصی برای هر بیمار نزدیک شویم.

منبع:

https://medicalxpress.com/news/2020-04-diabetes-reversed-mice-genetically-stem.html