العلم نور يقذفه الله في قلب من يشاء: تحرير الجينات في الخلايا الجذعية والخلايا العصبية البشرية يكشف عن العلاقة بين تنظيم الجينوم والتوحد

بقلم راشيل هاريسون

5 اكتوبر 2023

المترجم : عدنان أحمد الحاجي

المقالة رقم 283 لسنة 2023

Gene Editing in Human Stem Cells and Neurons Reveals Links Between Genome Organization and Autism

5 October 2023

Rachel Harrison

استخدم الباحثون تقنية كريسبر CRISPR لتحرير الجينات والخلايا الجذعية والخلايا العصبية البشرية لفهم دور الجين الذي تحدث له طفرة عادةً في التوحد. هذه الدراسة الجديدة، التي نشرت في المجلة الأمريكية للوراثيات البشريةThe American Journal of Human Genetics ⁽¹⁾، ربطت بين الطفرات في جين الـ CHD8 وبين مجموعة واسعة من العيوب الجزيئية والخلوية في الخلايا العصبية البشرية⁽¹⁾.

التوحد يعتبر اضطرابًا قابلًا للتوريث بدرجة كبيرة وهو آخذ في الازدياد حيث يُشخص حوالي 1 من كل 40 طفلاً في الولايات المتحدة بالتوحد. طوال العقد الماضي، دراسات تسلسل الحمض النووي وجدت العديد من الجينات المقترنة بالتوحد، ولكن معرفة كيف تؤدي الطفرات في جينات معينة إلى تغيرات معقدة في نشاط الدماغ ووظيفته لا زال يمثل صعوبة على الباحثين. طور الفريق مقاربة متكاملة لفهم كيف تتسبب الطفرات في جين الـ CHD8 في تغير في تنظيم الجينوم والتعبير الجيني ووظيفة الخلايا العصبية، وهذه الطفرات ترتبط بالجينات الرئيسة الأخرى التي تلعب دورًا في التوحد.

قاد الدراسة باحثون في مختبر نيفيل سانجانا Neville Sanjana في جامعة نيويورك (NYU) ومركز نيويورك للجينوم (NYGC) وفي مختبر جين بان Jen Pan’ في معهد برود Broad، كما ضمت باحثين مشاركين من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ومختبر كولد سبرينغ هاربور Cold Spring Harbor، والمعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا ETH في زيوريخ، وجامعة ماكغيل في كندا.

طوال أكثر من عقد من الزمان، كان من المعروف أن الذين لديهم طفرات في جين الـ CHD8 يصابون بالعديد من الحالات المتشابهة، مثل التوحد، وحجم رأس كبير بشكل غير طبيعي ومشاكل في الجهاز الهضمي وصعوبة في النوم. جين الـ CHD8 هو منظم للبروتينات التي تسمى الـ كروماتين chromatin والتي تحيط بالحمض النووي، ولكن من غير الواضح كيف يمكن أن يرتبط هذا الجين بالتحويرات الرئيسة في النماء العصبي⁽³⁾، وبالتالي يؤدي إلى الاصابة بالتوحد.

حدد فريق البحث العديد من التغيرات في الخواص الفيزيائية للحمض النووي⁽⁴⁾. على وجه الخصوص، الطفرات في جين الـ CHD8 تجعل الجينوم أكثر سهولة للعناصر المنظمة للتعبير الجيني، والذي بدوره يؤدي إلى تعبير غير طبيعي (شاذ) لمئات الجينات. أدت هذه العيوب الجزيئية أيضًا إلى تغيرات وظيفية في الخلايا العصبية التي تحمل طفرة في جين الـ CHD8. هذه الخلايا العصبية تنشط بشكل أقل تواترًا وترسل رسائل أقل عبر المشابك العصبية الخاصة بها.

تحرير الجينوم⁽⁵⁾

لاحظ مؤلفو الدراسة في البداية هذه التغيرات باستخدام الخلايا العصبية القشرية البشرية المتمايزة عن الخلايا الجذعية حيث تم استخدام كريسبر لإحداث طفرة في جين الـ CHD8. وقد عُززت هذه النتائج مرة أخرى بانخفاضات مماثلة طرأت في نشاط الخلايا العصبية والمشابك العصبية عند فحص خلايا عصبية من فئران لديها طفرة في جين الـ CHD8. مُنعت هذه العيوب الكبيرة في وظيفة الخلايا العصبية من الحدوث عندما أُضيف جين CHD8 آخر إلى الخلية العصبية باستخدام العلاج الجيني⁽⁶⁾ في هذه الحالة، أُضيفت نسخ أخرى من جين الـ CHD8 السليم غير المصاب بأي طفرة باستخدام ناقل فيروسي⁽⁷⁾. عند تمايز الخلايا الجذعية⁽⁸⁾، وجد الفريق أن الخلايا العصبية التي نفع معها العلاج عادت إلى معدلها الطبيعي من النشاط والتواصل المشبكي، مما يشير إلى أن العلاج الجيني هذا قد يكون كافيًا لاستعادة الخلايا العصبية وظائفها الطبيعية.

وأخيرًا، عند فحص الجينات المحررة disrupted genes [التي جرت عليها عملية تحرير جينومي⁽⁹⁾] ، وجد الباحثون أن طفرة جين الـ CHD8 غيرت على وجه التحديد جينات أخرى لها علاقة بالاصابة بالتوحد أو الإعاقة الذهنية، ولكن ليست الجينات المرتبطة باضطرابات غير ذات صلة مثل أمراض القلب والأوعية الدموية. يشير هذا إلى أن جين الـ CHD8 قد يؤثر بشكل انتقائي على تلك الجينات المتعلقة باضطرابات النمو العصبي⁽¹⁰⁾، مما يوفر تفسيرًا لبعض السمات السريرية التي تظهر على الذين يحملون طفرة جين الـ CHD8.

مصادر من داخل وخارج النص

1- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0002929723003178?dgcid=author

2- https://ar.wikipedia.org/wiki/تنظيم_التعبير_الجيني

3- https://ar.wikipedia.org/wiki/نماء_عصبي

4- https://ar.wikipedia.org/wiki/حمض_نووي_ريبوزي_منقوص_الأكسجين

5- https://ar.wikipedia.org/wiki/تحرير_جيني

6- https://ar.wikipedia.org/wiki/علاج_جيني

7- https://ar.wikipedia.org/wiki/ناقل_فيروسي

8- https://ar.wikipedia.org/wiki/تمايز_خلوي

9- https://www.sciencedirect.com/topics/biochemistry-genetics-and-molecular-biology/gene-disruption

10- https://ar.wikipedia.org/wiki/اضطراب_النمو_العصبي

المصدر الرئيس