ثلاثة جينات بعد السرطان

دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، والتي لا تزال في بداية الطريق، قد تمهد طريقا جديدا لتطوير طرق علاجية موجهة ضد المرض، باستخدام جهاز وراثي صغير

إن رحلة علاج السرطان - كما هي الرحلات - صعبة ومتعرجة، وتتضمن صعودًا مفعما بالأمل، إلى جانب هبوطات مخيبة للآمال. قد تمهد دراسة جديدة أجراها علماء معهد وايزمان للعلوم، والتي لا تزال في بداية الطريق، طريقا جديدا لتطوير طرق علاجية موجهة ضد المرض، باستخدام جهاز وراثي صغير. يقول البروفيسور روي بار زيف، من قسم المواد والسطوح في كلية الكيمياء، والذي ترأس فريق البحث: "لقد تمكنا من إثبات الفكرة باستخدام مزارع الخلايا في المختبر". "إلا أن التعقيد الكبير لجسم الإنسان - فيما يتعلق بزراعات الخلايا - يشكل تحديا كبيرا، يتطلب مراحل تطوير عديدة وطويلة، من أجل تنفيذ الفكرة كعلاج فعال للإنسان".

من أجل إنقاذ حياة مرضى السرطان، يتعين على الجراح إزالة الورم السرطاني دون الإضرار بالأنسجة السليمة المحيطة به - وهي مهمة قد تكون صعبة. نتوقع أيضًا أن تقتل الأدوية المضادة للسرطان الخلايا السرطانية فقط وليس الخلايا السليمة. لكن لسوء الحظ، فإن معظم الأدوية المستخدمة اليوم لا تدمر الخلايا السرطانية فحسب، بل الخلايا السليمة أيضًا، وتسبب آثارًا جانبية خطيرة. تم تصميم الجيل الجديد من الأدوية للعمل بطريقة تقضي على الخلايا السرطانية بطريقة مستهدفة وانتقائية، وبهذه الطريقة تقلل الآثار الجانبية إلى الحد الأدنى.

وفي دراسة نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Molecular Systems Biology، أفاد علماء معهد وايزمان للعلوم أنهم نجحوا في إنتاج مستشعر جيني صغير، مصنوع من دائرة الحمض النووي بثلاثة جينات، يتعرف على الخلايا السرطانية بدقة كبيرة ويقتلها بفعالية. تم اختبار الجهاز، الذي أطلق عليه اسم DPI (التكامل المعزز المزدوج)، في المختبر ووجد أنه فعال: فهو لا يحدد ويقتل الخلايا السرطانية المختلفة فحسب، بل يمكنه أيضًا تقييم درجة "سرطان" الخلية. وبالتالي التمييز بين الخلايا ما قبل السرطانية والسرطانية.

قدمت "المعرفة للبحث والتطوير" - الذراع التطبيقي لمعهد وايزمان للعلوم - طلب براءة اختراع لطريقة إنتاج جهاز النانو. البروفيسور بار زيف: "ستكون هناك حاجة إلى العديد من الدراسات والتجارب حتى نصل إلى المرحلة التي يمكننا فيها تجربة الجهاز واختباره على البشر. أملنا هو أن نتمكن في المستقبل من استخدام المستشعر الاصطناعي باعتباره "جراح نانوي" مستقل سيتم إدخاله في خلايا الجسم، واتخاذ القرارات بشكل مستقل، وقتل الخلايا السرطانية فقط.

يحدد "جهاز النانو" الخلية على أنها سرطانية بمساعدة تسلسلين من الحمض النووي الموجود في دائرتها. وهذان "محفزان"، أو "معززان": نوع من المفاتيح التي تعزز نشاط الجين، وتؤثر على مستواه وتوقيته. وهكذا، على سبيل المثال، تشارك محفزات جينات النمو في تطور ورم سرطاني. عندما تكون هذه المحفزات في حالة "التنشيط" في كثير من الأحيان، أو بكثافة أكبر من المطلوب، تصبح الخلية سرطانية. وبناء على ذلك، تمت برمجة الجهاز الاصطناعي لقياس مستوى نشاط اثنين من هؤلاء المروجين. عندما يكون كلاهما مفرط النشاط، فإنه سيدرك أنها خلية سرطانية.

عندما يتم إدخال جهاز النانو الاصطناعي في الخلية، فإنه يتفاعل مع بيئته، مقلدًا سلوك المحفزات الموجودة في الخلية نفسها. إذا كانت الخلية سرطانية، وكان مروجوها في حالة "التشغيل"، فإن المعززين الموجودين في المستشعر سيتحولون أيضًا إلى حالة "التشغيل". وبمجرد حدوث التنشيط المزدوج، يتم تحديد الخلية على أنها سرطانية، ويرسل الجهاز إشارة إلى الجين الثالث - الجين "القاتل". وينتج هذا الجين مادة سامة تقتل الخلية.

بالإضافة إلى بساطته، يتمتع الجهاز النانوي الجديد بالعديد من المزايا الرائعة الأخرى مقارنة بطرق العلاج الجيني المستخدمة اليوم لعلاج السرطان. وهكذا، في معظم طرق العلاج الجيني، يتم تحديد الخلايا السرطانية من خلال توصيف جيني واحد، والذي غالبًا ما يسبب أخطاء في تحديد الهوية، وتدميرًا عرضيًا للخلايا السليمة. إن استخدام اثنين من الخصائص الجينية يضمن تحديدًا أكثر دقة. علاوة على ذلك، يمكن ضبط الجهاز الاصطناعي بحيث لا يستجيب الجين "القاتل" إلا عندما يتلقى إشارة بدرجة معينة: أي إذا كان المروجون - أو حتى أحدهم - يتصرفون بشكل ضعيف، فلن يستجيب. سيكون مثل هذا التعديل بمثابة إجراء أمني إضافي يمنع قتل الخلايا السليمة. بالإضافة إلى ذلك، فإنه سيجعل من الممكن التمييز بين الخلايا ما قبل السرطانية والخلايا السرطانية: في الخلايا السرطانية، تكون إشارة النمو أقوى.

أجرى البحث الدكتور ليئور نسيم خلال أطروحته للدكتوراه. أكمل الدكتور نسيم درجة الماجستير في البيولوجيا الجزيئية للسرطان تحت إشراف البروفيسور فيردا روتر من معهد وايزمان. على الرغم من أن البحث الحالي يركز على السرطان، إلا أن الباحثين يتوقعون أن الطبيعة المعيارية لمستشعر النانو ستسمح له بالتكيف مع علاج الأمراض الأخرى، وكذلك الفرز الدقيق للخلايا في الثقافات، كوسيلة مساعدة للبحث العلمي.