بهینه‌سازی استراتژی‌های فرار از سیستم ایمنی برای کاربردهای ایمن و مؤثر CRISPR درون تنی (ویرایش ژن CRISPR در بدن: چالش‌ها، راهکارها و دستاوردهای علمی)

مقدمه

ویرایش ژن CRISPR-Cas9 به عنوان یک انقلاب در پزشکی دقیق شناخته می‌شود، اما استفاده از آن درون بدن انسان (In Vivo) با چالش‌های ایمنی مواجه است. سیستم ایمنی ذاتی و اکتسابی ممکن است اجزای CRISPR مانند پروتئین Cas9 (منشأ باکتریایی) را به عنوان عامل خارجی شناسایی کرده و پاسخ التهابی ایجاد کند. این پاسخ نه تنها کارایی درمان را کاهش می‌دهد، بلکه ممکن است عوارض جانبی خطرناکی به همراه داشته باشد. در این مقاله، به بررسی راهکارهای نوین برای فرار از سیستم ایمنی، افزایش ایمنی و اثربخشی CRISPR درون تنی می‌پردازیم.

۱. مهندسی پروتئین‌های کَس با ایمنی‌زایی پایین

  • تغییرات ساختاری در Cas9/Cas12a:
    با استفاده از مهندسی پروتئین، محققان گونه‌های کم‌ایمونوژنیک Cas9 (مثلاً SaCas9 یا FokI-dCas9) طراحی کرده‌اند که کمتر توسط سیستم ایمنی شناسایی می‌شوند.

    • منبع باکتریایی: استفاده از کَس‌های ارتوگونال (Orthologous) از باکتری‌های نادر (مانند Francisella novicida) که کمتر در معرض سیستم ایمنی انسان قرار گرفته‌اند.

    • حذف اپی‌توپ‌های ایمونوژنیک: تغییر توالی‌های پروتئینی که گیرنده‌های ایمنی (مثل Toll-like receptors) را فعال می‌کنند.

۲. سیستم‌های انتقال هوشمند: نانوذرات لیپیدی (LNPs) و پلیمرها

  • نانوذرات لیپیدی (LNPs):
    این ذرات با پوشش پلی اتیلن گلیکول (PEG)، CRISPR را به صورت mRNA یا ریبونوکلئوپروتئین‌ها (RNPs) به سلول‌های هدف می‌رسانند. مزیت LNPs در تخریب سریع پس از انتقال، کاهش مواجهه طولانی‌مدت با سیستم ایمنی است.

    • مطالعه موردی: در سال ۲۰۲۳، استفاده از LNPs حاوی Cas9 mRNA در درمان آتروفی عضلانی نخاعی (SMA) نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داد.

  • پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر:
    موادی مانند پلی اتیلن ایمین (PEI) یا کیتوسان با بار مثبت، بار منفی CRISPR را خنثی کرده و انتقال هدفمند را ممکن می‌سازند.

۳. ویروس‌های بی‌خطر: مهندسی ناقلین AAV

  • کپسیدهای استیلتی (Stealth AAVs):
    ناقلین آدنوویروس وابسته (AAV) به دلیل ایمنی بالا اغلب استفاده می‌شوند، اما ایمنی از پیش موجود در ۵۰-۷۰٪ جمعیت انسانی، کارایی آنها را محدود می‌کند.

    • تغییرات در پروتئین‌های سطحی: جایگزینی VP1/VP2/VP3 در کپسید AAV با توالی‌های غیرایمونوژنیک.

    • بازدارنده‌های ایمنی چک‌پوینت: ترکیب AAV با داروهایی مانند آتزولیزوماب (Anti-PD-L1) برای سرکوب پاسخ ایمنی موقت.

۴. سرکوب موقت سیستم ایمنی

  • داروهای سرکوب‌گر هدفمند:
    استفاده از دوزهای پایین کورتیکواستروئیدها (مثل دگزامتازون) یا بازدارنده‌های سیتوکین‌های التهابی مانند IL-6 (توسیلیزوماب) پیش از تزریق CRISPR، پاسخ ایمنی را بدون تضعیف کلی سیستم ایمنی کاهش می‌دهد.

۵. کاربردهای بالینی و آینده CRISPR درون تنی

  • بیماری‌های ژنتیکی: درمان فیبروز سیستیک، دیستروفی عضلانی دوشن و بیماری‌های متابولیک کبدی با موفقیت در مدل‌های حیوانی آزمایش شده است.

  • آمار کلیدی: بر اساس گزارش Nature Biotechnology در ۲۰۲۳، ۶۷٪ از آزمایشات بالینی CRISPR با استفاده از استراتژی‌های فرار از ایمنی به فاز II رسیده‌اند.

 

References
[1] Khaled Allemailem et al., Int J Nanomedicine 2023 (DOI https://doi.org/10.2147/IJN.S424872)
[2] Shahad Alsaiari et al., Nature Reviews Materials 2024 (https://doi.org/10.1038/s41578-024-00725-7)