ژن درمانی برای سرطان (پرسش‌ و پاسخ‌‌)

ژن درمانی برای سرطان (پرسش‌ و پاسخ‌‌)

Gene Therapy for Cancer: Questions and Answers

نکات کلیدی ژن‌درمانی یک شیوۀ درمان آزمایشی است که در آن برای مبارزه یا پیشگیری از بیماری، مواد ژنتیکی به سلول‌های فرد شناسانده می‌‌‌‌شود. (پرسش دو را مشاهده کنید). پژوهشگران در حال بررسی روش‌های مختلف استفاده از ژن درمانی برای سرطان هستند. (پرسش سه را مشاهده کنید). ژن را گاه عاملی به نام «ناقل» (Vector) به سلول منتقل می‌کند. رایج‌ترین ناقل‌هایی که در ژن درمانی استفاده می‌شوند ویروس‌ها هستند. (پرسش چهار را مشاهده کنید). ویروس‌هایی که در ژن درمانی استفاده می‌‌‌‌شوند به‌گونه‌ای تغییر داده شده‌اند که بی‌خطر باشند ولی هنوز ژن‌درمانی خطراتی را به همراه دارد. (پرسش‌های پنج و شش را مشاهده کنید).

۱. ژن‌ها چه هستند؟

ژن‌ها واحد‌های زیست شناختی توارث و تعیین‌کنندۀ صفات مشهودی از قبیل رنگ چشم و مو هستند. همچنین ژن‌ها ویژگی‌های نامحسوس دیگری نظیر توانایی خون در حمل اکسیژن را نیز مشخص می‌کنند. خصوصیات پیچیده‌ای نظیر توانایی فیزیکی، می‌تواند ناشی از بر همکنش چندین ژن مختلف همراه با تأثیرات محیطی باشد.

ژن‌ها درون کروموزوم‌هایی در داخل سلول‌ها قرار دارند و از اسید دزوکسی ریبونوکلئیک (DNA (Deoxyribonucleic acid که نوعی مولکول زیست شناختی است تشکیل شده‌اند. انسان‌ها سی تا چهل هزار ژن دارند. ژن‌ها حامل دستوراتی هستند که به سلول‌ها امکان تولید نوع خاصی از پروتئین‌ها ، مانند آنزیم‌ها ، را می‌دهند.

برای تولید پروتئین‌ها ابتدا هر سلول باید نسخه‌ای از اطلاعات ذخیره شده در ژن‌ها را در نوع دیگری از مولکول زیست‌شناختی به نام اسید ریبونو کلئیک(R.N.A (Ribonucleic acid قرار دهد. سپس ابزار ترکیب پروتئین سلول، اطلاعات موجود در R.N.A را رمز گشایی می‌کند تا نوع خاصی از پروتیئن‌ها را تولید کند.

در هر لحظه تنها ژن‌های خاصی در سلول‌ها فعال هستند. سلول که بالغ می‌شود، بسیاری از ژن‌ها به صورت دایم غیر‌فعال می‌شوند. الگوی ژن‌های فعال و غیر‌فعال در سلول و نحوه ترکیب پروتئین ناشی از این الگو تعیین‌کنندۀ نوع سلول است و مشخص می‌کند این سلول توانایی انجام چه فعالیت‌هایی را دارد. وجود نقص در ژن‌ها منجر به بیماری می‌شود.

۲. ژن‌درمانی چیست؟

پیشرفت در زمینۀ آشنایی با ژن‌ها و اعمال تغییرات در آنها این امکان را برای دانشمندان فراهم کرده است که برای مقابله یا پیشگیری از بیماری، مواد ژنتیکی فرد را تغییر دهند. ژن‌درمانی شیوۀ درمان آزمایشی است که برای مقابله با بیماری، مادۀ ژنتیکی (D.N.A یا R.N.A) را به سلول‌های فرد می‌شناساند. استفاده از ژن‌درمانی برای درمان انواع مختلف سرطان و بیماری‌های دیگر در پژوهش‌های بالینی در دست بررسی است (مطالعات تحقیقاتی که افراد در آن شرکت می‌کنند).

۳. ژن‌درمانی را چگونه در درمان سرطان مطالعه می‌کنند؟

در حال حاضر، پژوهشگران در حال مطالعه در مورد روش‌های مختلفی برای معالجۀ سرطان با استفاده از ژن‌درمانی هستند. در بعضی از این روش‌ها سلول‌های سالم هدف قرار می‌گیرند و توانایی آنها برای مقابله با سرطان تقویت می‌شود. روش‌های دیگر، سلول‌های سرطان را هدف قرار می‌دهند تا آنها را نابود یا از رشد آنها جلوگیری کنند. در ادامه، توضیحاتی راجع به بعضی از فنون ژن درمانی که اکنون مورد بررسی قرار دارند ارائه شده است.

• در یک روش، پژوهشگران ژن‌های نابود شده و تغییر داده شده را با ژن‌های سالم تعویض می‌کنند. بعضی از ژن‌های تغییر داده شده یا از بین رفته منجر به بروز سرطان می‌شوند. به همین دلیل می‌توان برای درمان سرطان از تعویض نسخه‌های فعال این ژن‌ها استفاده کرد.
• همچنین پژوهشگران در حال بررسی راه‌هایی برای تقویت واکنش دفاعی بیمار به سرطان هستند. در این روش، از ژن‌درمانی برای تحریک توانایی طبیعی بدن برای حمله به سلول‌های سرطان استفاده می‌کنند. در یک روش که هنوز در دست بررسی است، پژوهشگران از بیمار مقدار اندکی نمونه خون می‌گیرند و به هر سلول ژن‌هایی تزریق می‌شود که سلول را وادار به تولید پروتئینی به نام TCR ،گیرندۀ سلول T، می‌کنند.
• ژن‌ها را به گلبول‌های سفید خون بیمار (که لمفوسیت‌هایT نام دارند ) منتقل می‌کنند و سپس گلبول‌ها را به بدن بیمار برمی‌گردانند. در بدن، گلبول‌های سفید خون نوعی از گیرنده‌های سلول T را تولید می‌کنند که به سطح خارجی گلبول متصل می‌شوند. سپس T.C.Rها مولکول‌های خاصی را که در سطح سلول‌های توموری یافت می‌شود شناسایی می‌کنند و به آنها متصل می‌شوند. در نهایت، T.C.Rها گلبول‌های سفید خون را فعال می‌کنند تا به سلول‌های توموری حمله و آنها را نابود کنند.
• دانشمندان در حال تحقیق در مورد تزریق ژن‌ها به سلول‌های سرطان هستند تا به این وسیله آنها را نسبت به شیمی‌درمانی، پرتو‌درمانی یا سایر روش‌های درمانی حساس‌تر کنند.
• در تحقیقات دیگری، پژوهشگران سلول‌های بنیادین تشکیل‌دهندۀ خون را از بدن خارج و به آنها ژن تزریق می‌کنند تا آنها را نسبت به عوارض جانبی مربوط به دوز بالای دارو‌های ضد سرطان مقاوم‌تر کنند. سپس مجدداً این سلول‌ها را به بدن بیمار تزریق می‌کنند.
• در یک روش دیگر، پژوهشگران ژن‌های «انتحاری» را به سلول‌های سرطان بیمار تزریق می‌کنند. سپس نوعی پیش‌دارو (Pro-Drug   نوع غیرفعال داروی سمی) را به بیمارمی‌دهند. پیش‌دارو در سلول‌های سرطان که از این ژن‌های انتحاری دارند فعال می‌شود و موجب نابودی آنها می‌شود.
• یک پژوهش دیگر بنا دارد با استفاده از ژن درمانی از قابلیت تولید رگ‌های خونی جدید (رگزایی Angiogenesis) در سلول‌های سرطان جلوگیری کند.

۴. در ژن‌درمانی چگونه ژن‌ها به سلول‌ها منتقل می‌شوند؟

در حالت کلی نمی‌توان ژن را به‌طور مستقیم به سلول‌های کسی تزریق کرد. ژن را باید با استفاده از یک ناقل به سلول منتقل کرد. ناقل‌هایی که معمولاً در ژن‌درمانی استفاده می‌شوند ویروس‌ها هستند. ویروس‌ها این توانایی منحصر به فرد را دارند که نوع خاصی از سلول‌ها را بشناسند و مواد ژنتیکی را به آنها وارد کنند.

در بعضی از پژوهش‌های بالینی ژن‌درمانی، سلول‌هایی را از خون یا مغز استخوان بیمار خارج می‌کنند و در آزمایشگاه رشد می‌دهند. سپس سلول‌ها را در معرض ویروسی که حامل ژن مطلوب است می‌گذارند. ویروس ژن مطلوب را با خود به D.N.A سلول وارد می‌کند.

پس از آن، سلول‌هایی که در آزمایشگاه رشد کرده‌اند را بار دیگر به رگ بیمارتزریق می‌کنند. به این شیوۀ ژن درمانی Ex vivo (خارج از بدن موجود زنده) می‌گویند زیرا سلول‌ها را خارج از بدن رشد داده‌اند. در این روش، ژن هنگامی‌که سلول‌ها خارج از بدن بیمار هستند به سلول‌های بیمار منتقل می‌شود.

در تحقیقاتی دیگر، از ناقل‌ها (معمولاً ویروس ها یا لیپوزوم‌ها (Liposomes: ذرات چربی) جهت انتقال ژن مطلوب به سلول‌های داخل بدن بیمار استفاده می‌کنند. این نوع ژن‌درمانی Invivo (به معنی داخل بدن موجود زنده) نام دارد، زیرا ژن به سلول‌هایی در داخل بدن بیمار منتقل می‌شود.

۵. از چه نوع ویروس‌هایی در ژن درمانی استفاده می‌کنند و چگونه می‌توان از آنها به شیوه‌ای مطمئن استفاده کرد؟

بسیاری از پژوهش‌های بالینی ژن درمانی برای انتقال ژن مطلوب از رترو ویروس‌ها (Retroviruses) استفاده می‌کنند. ویروس‌های دیگری که ناقل‌ به شمار می‌آیند شامل ادنو ویروس‌ها (Adenoviruses : ویروس‌های مرتبط با ادنو )، لنتی ویروس‌ها (Lentiviruses)، ویروس‌های آبله (Poxviruses) و ویروس‌های تبخال (Herpes viruses) هستند.

تفاوت این ویروس‌ها در چگونگی انتقال ژن‌ها به سلول‌هایی است که آنها را می‌توانند شناسایی و عفونی کنند. همچنین این ویروس‌ها، بسته به دائمی یا موقت بودن تغییراتی که در D.N.A سلول‌ها ایجاد می‌کنند، با هم تفاوت دارند. بنابراین بسته به مشخصات خاص و نیاز‌های موجود در تحقیق، پژوهشگران گاه از انواع مختلفی از ناقل‌ها استفاده می‌کنند.

دانشمندان ویروس‌هایی را که در ژن درمانی استفاده می‌شوند تغییر می‌دهند تا آنها را برای انسان بی‌خطر کنند و توانایی آنها را برای انتقال ژن‌های خاص به سلول‌های بیمار افزایش دهند.

بسته به نوع ویروس و اهداف تحقیق، دانشمندان گاه با غیرفعال کردن نوع خاصی از ژن‌ها از تولید مجدد آنها یا ایجاد بیماری جلوگیری می‌کنند. علاوه براین، گاه پژوهشگران ویروس را به گونه‌ای تغییر می‌دهند که بتواند سلول هدف را بهتر شناسایی کند و وارد آن شود.

۶. در حال حاضر، آزمایش‌های ژن‌درمانی چه خطراتی در پی دارد؟

ویروس‌ها معمولاً بیش‌تر از یک نوع سلول را آلوده می‌کنند؛ بنابراین، هنگامی‌که از ناقل‌های ویروسی برای انتقال ژن‌ها به بدن استفاده می‌کنند بعید نیست که آنها علاوه بر سلول‌های سرطان، سلول‌های سالم را نیز آلوده کنند.

خطر دیگر این است که اگر ژن جدید به نقطه‌ای اشتباه در D.N.A  تزریق شود، احتمال دارد موجب جهش‌های زیانبار در D.N.A یا حتی سرطان شود.

علاوه براین، هنگامی‌که از ویروس‌ها یا لیپوزوم‌ها برای انتقال D.N.A  به سلول‌های داخل بدن بیمار استفاده می‌کنند احتمال کمی وجود دارد که این دی.ان.ای ناخواسته به سلول‌های مولد (تناسلی) بیمار وارد شود. در این صورت، تغییراتی به‌وجود می‌آید که اگر بیمار پس از درمان بچه‌دار شود، به فرزندش منتقل می‌شود.

یکی دیگر از این نگرانی‌ها این است که ژن‌های منتقل شده بیش از حد بیان شوند، تولید بیش از حد پروتئین‌های مفقود شده می‌تواند مضرات زیادی را به همراه داشته باشد. علاوه براین، معمولاً ناقل ویروسی موجب بروز التهاب می‌شود یا سیستم دفاعی را وادار به عکس‌العمل می‌کند. همچنین احتمال دارد ویروس از بیمار به افراد دیگر یا محیط منتقل شود.

دانشمندان قبل از بررسی‌های‌ بالینی بر انسان از آزمایش‌های حیوانی و اقدامات احتیاطی دیگر برای تشخیص و جلوگیری از این خطرات استفاده می‌کنند.

۷. قبل از تبدیل ژن درمانی به روش رایج درمان بیماری، دانشمندان باید بر چه مشکلاتی غلبه کنند؟

دانشمندان باید راه‌های مؤثرتری برای انتقال ژن‌ها به بدن پیدا کنند. برای درمان مؤثر سرطان و سایر بیماری‌ها با استفاده از ژن درمانی پژوهشگران باید ناقل‌هایی را تولید کنند که قابل تزریق به بیمار باشند و فقط بر سلول‌های هدفی که در سر تا سر بدن وجود دارند متمرکز شوند. علاوه براین، باید تحقیقات بیش‌تری صورت بگیرد تا این اطمینان حاصل شود که ناقل ها، ژن‌های مطلوب را به نحو موفقیت‌آمیزی در هر یک از سلول‌های هدف تزریق خواهند کرد.

همچنین، محققان باید بتوانند ژن‌ها را به‌طور پیوسته به محل خاصی از D.N.A  بیمار منتقل کنند و اطمینان حاصل کنند که سیگنال‌های فیزیولوژیکی عادی بدن دقیقاً بر ژن‌های پیوندی کنترل دارند. با وجود تلاش‌های زیاد دانشمندان برای برطرف کردن این مشکلات، پیش بینی زمان دستیابی به راه‌حل‌های مؤثر غیر‌ممکن است.

۸. اولین بیماری که برای ژن‌درمانی تأیید شد کمبود آدنوزین دآمیناز A.D.A  (ای.دی.ای) (adenosine deaminase deficiency) بود. این بیماری چیست و چرا انتخاب شد؟

کمبود A.D.A یک بیماری نادر ژنتیکی است. ژن عادی(ADA(Adenosine deaminase deficiency آنزیمی به نام آدنوزین دآمیناز تولید می‌کند که برای سیستم دفاعی بدن لازم است. بیماران مبتلا به کمبود A.D.A ژن‌های A.D.A عادی ندارند و آنزیم‌های کارآمد و مفیدی را تولید نمی‌کنند. کودکان مبتلا به این بیماری با نقص دفاعی شدیدی متولد می‌شوند و مستعد ابتلا به عفونت‌های حاد پی در پی هستند که زندگی آنها را به‌ خطر می‌اندازد. می‌توان کمبود A.D.A را با دارویی با نام (PEG-ADA) درمان کرد ولی این دارو بسیار گران است و باید در سرتاسر زندگی به بیمار تزریق کرد.

دلایل مختلفی برای انتخاب کمبود A.D.A در اولین آزمایش تأیید شدۀ ژن درمانی انسانی وجود دارد.

• این بیماری به دلیل ناهنجاری یک ژن به وجود می‌آید. این امر احتمال موفقیت‌آمیز بودن ژن درمانی را افزایش می‌دهد.
• برخلاف بسیاری از ژن‌های دیگر که تنظیمات پیچیده‌ای دارند، ژن این بیماری به شکل ساده «همیشه فعال» تنظیم می‌شود.
• نیازی نیست که مقدار A.D.A موجود را دقیقاً تنظیم کرد. حتی مقدار کمی از آنزیم، کفایت می‌کند؛ همچنین مقادیر زیاد نیز به‌خوبی تحمل می‌شود.

۹. چرا مراحل متعددی در این فرایند وجود دارد؟

هر گونه تحقیقی که بر انسان‌ها صورت می‌گیرد باید با دقت بسیار زیادی بررسی شود. ژن‌درمانی به‌طور خاص روش بالقوه قوی و نسبتاً جدیدی است و استلزامات گسترده‌ای دارد. این عوامل باعث می‌شوند که دانشمندان در مورد ژن‌درمانی اقدامات احتیاطی خاصی را در پیش بگیرند.

۱۰. چه مسائل اجتماعی و اخلاقی در مورد ژن‌درمانی مطرح می‌شوند؟

در مقیاس بزرگ، مباحث مطرح شده مشابه با مواردی است که هنگام ظهور هر فن‌آوری جدید و قدرتمند مورد توجه قرار می‌گیرند. این فن‌آوری‌ها شاید عملکرد‌های بسیار مفیدی در پی داشته باشند ولی اگر به‌صورت غیر‌عاقلانه‌ای از آنها استفاده کنند منجر به صدمات زیادی می‌شوند.

در حال حاضر، تمرکز ژن درمانی بر تصحیح عیوب ژنتیکی و درمان بیماری‌هایی است که زندگی فرد را به خطر انداخته‌اند و قوانینی برای انجام این نوع تحقیقات وجود دارد. ولی در آینده، وقتی که فنون ژن درمانی ساده‌تر و در دسترس‌تر شد، جامعه باید پاسخگوی پرسش‌های پیچیده‌تری باشد.

یکی از این پرسش‌ها در مورد احتمال تغییر ژنتیکی تخم و اسپرم انسان – سلول‌های مولد (تناسلی) که ژن‌ها را به نسل آینده منتقل می‌کنند – است. به دلیل اینکه به سلول‌های مولد، سلول‌های زایا ( germ cells) هم می‌گویند، این ژن درمانی را ژن درمانی سلول‌های زایا (germ-line) نیز می‌گویند.

پرسش دیگر، در مورد قابلیت این روش در افزایش توانایی‌های انسان در اثر مداخلات ژنتیکی است؛ مثلاً، بالا بردن میزان حافظه یا سطح هوش. با وجود اینکه ژن درمانی سلول‌های زایا و تقویت ژنتیکی بالقوه مفید هستند مشکلات احتمالی این روش‌ها بسیاری از دانشمندان را نگران کرده است. ژن درمانی سلول‌های زایا هیچ بعید نیست ساختار ژنتیکی نسل‌های بعدی را تا ابد تغییر دهد. بنابراین، منابع ژن انسانی (gene pool) به طور دائم تحت تأثیر قرار خواهند گرفت.

بحث تقویت ژنتیکی این نگرانی را به‌وجود آورده است که اینگونه تغییرات تبدیل به تغییراتی تجملاتی شوند که فقط در دسترس افراد قدرتمند و ثروتمند باشند. علاوه براین، بعضی از این می‌ترسند که استفاده وسیع از این فن‌آوری منجر به به‌وجود آمدن تعاریف جدیدی از واژه «عادی» شود. در این صورت، شاید افرادی که مثلاً سطح هوش متوسطی دارند جزء دسته افراد عادی قرار نگیرند.

بعضی از افراد همۀ انواع تغییرات ژنتیکی را به سوء استفاده از مفهوم «اصلاح نژاد» که در گذشته وجود داشته یا تحقیق در مورد روش‌هایی برای بهبودی کیفیت ژنتیکی از طریق اصلاح نژاد ربط می‌دهند.