"لقد بحثنا في كيفية حماية بكتيريا الزبادي لنفسها من الفيروسات، ولم نخطط مسبقًا لتطوير نظام تحرير الجينات"

هذا ما يقوله البروفيسور فيرجينيوس شيكشينيس، أحد العلماء الأوائل الذين عزلوا تقنية Crispr/Cas9 من الجهاز المناعي لبكتيريا الزبادي وحولوها إلى أداة لتحرير الجينات والتي على وشك إحداث تحول في أنظمة الصحة والزراعة. موقع العلماء. أجريت المقابلة خلال مؤتمر LIFE Sciences BALTICS 2016

فيرجينيوس سيكسنيس عالم الأحياء الجزيئية في جامعة فيلنيوس في ليتوانيا. أصبح مهتمًا بتقنية كريسبر في عام 2007، عندما لاحظ العلماء في المجموعة التي يقودها، والتي تعمل على بكتيريا الزبادي، لأول مرة البقع الغريبة في الحمض النووي للبكتيريا في مجموعات قصيرة تتكرر بانتظام - نفس التكرارات التي أعطت كريسبر اسمها هي في الواقع جزء من جهاز مناعة قديم لبكتيريا مصممة لمحاربة الفيروسات. وكانت قطع الحمض النووي بين التكرارات عبارة عن تسلسلات من الفيروس، والتي حددت في الواقع مسببات الأمراض حتى تتمكن البكتيريا من محاربتها. تحتوي البكتيريا على بروتينات مرتبطة بـCrispr - CAS في CAS9، والتي يبدو أنها تستخدم هذه الأجزاء لقطع المادة الوراثية للفيروس الغازي."

كان البروفيسور شيكشينيس بطبيعة الحال أحد ضيوف الشرف في مؤتمر علوم الحياة لمنطقة البلطيق الذي انعقد قبل حوالي أسبوعين في فيلنيوس، عاصمة ليتوانيا، حيث جرت أيضًا هذه المقابلة لموقع العلوم.

"في مختبري، لم نكن نعرف كيفية صنع الجبن أو الزبادي، ولكننا كنا نعرف كيفية العمل مع الإشريكية القولونية"، يقول شيكشينيس في محاضرة ألقاها في الجلسة العامة لمؤتمر LIFE SCIENCES Baltics. ولهذا السبب أخذنا Crispr وCAS تسلسلات من بكتيريا الزبادي وربطها بخلايا الإشريكية القولونية، والتي أصبحت البكتيريا مقاومة لعدة أنواع من الفيروسات. في جزيرة كولي، يمكن حذف جينات CAS واحدة تلو الأخرى، وفي عام 2012 حدد شيكشينيس أن أحد هذه البروتينات CAS9 هو المسؤول الوحيد عن قطع الحمض النووي. "

"في الواقع، كل كائن حي يمكن تعديله، وبالصدفة، قبل أيام قليلة فقط من المقابلة، أعلنت وزارة الزراعة الأمريكية أن النباتات أو الحيوانات المستخدمة في الزراعة، والتي تم علاجها بـ Crispr/Cas9، لا تعتبر وراثيا". تم تعديلها لأنه لم يتم إدخال أي حمض نووي غريب فيها. وبحسب البروفيسور شيكشينيس، في حديث مع موقع العلوم، يبقى أن نرى ما إذا كان هذا الاعتراف سيؤدي إلى استخدامه على نطاق واسع، وأنه سيظل هناك ما يكفي من المعارضين بحيث يصعب إقناعهم. "

"Crispr/Cas9 هي أداة تستخدم في الواقع زوجًا من الأرقام الجزيئية لتحرير الحمض النووي. إنه دقيق للغاية وسهل الاستخدام لدرجة أنه أحدث ثورة في عالم الأحياء. تستخدم الآن المئات، إن لم يكن الآلاف من المختبرات، تقنية Crispr/Cas9 في كل شيء بدءًا من تطوير الخنازير ذات العضلات الفائقة، إلى استخراج جينات فيروس نقص المناعة البشرية من الخلايا المصابة، إلى زراعة القرود المعدلة وراثيًا لإجراء تجارب علم الأعصاب. "

وكما أشار البروفيسور شيكشينيس في محاضرته، فإنه يقف على أكتاف العمالقة، عندما وصف التطور الكامل للاكتشاف الذي في نسخته الأولى لم يكشف بعد عن الوعد الكامن في الأداة. لم يأت هذا الاكتشاف من ذكاء عبقري واحد، بل من العمل التدريجي لمجموعة كاملة من الأبحاث. "

"في مايو 2012، قدموا ورقة بحثية توضح بالتفصيل بالضبط كيفية قطع CAS9 للحمض النووي إلى مجلة PNAS. أعاد محررو مراجعة النظراء المقالة بشكل متكرر وطرحوا أسئلة إضافية. تكمن المشكلة في أنه أثناء إجراء عملية مراجعة النظراء، قدمت مجموعة أمريكية ألمانية (دودنا وشيربنتير) مقالًا مشابهًا إلى مجلة ساينس، وتم نشره بشكل أسرع بكثير (الفرق الرئيسي هو أن المجموعتين، على عكس شيكيشينز، أظهرتا كيف أن يمكن لأجزاء من الحمض النووي الريبي (RNA) التي يحتاجها CAS9 أن تعمل، أن تتصل بجزء كيميائي). نُشر مقال شيكشينيس ومجموعته للمرة الثانية ولم ينل كل الشهرة. أيضًا مجموعة ثالثة - نشر تشانغ وتشرتش من هوارد ورقة بحثية في فبراير 2013 توضح كيف يقوم Crispr/Cas9 بتعديل الحمض النووي للخلايا البشرية في الثقافة. "

"وفقًا للبروفيسور شيكشينيس، فقد تم تقديم المقال أيضًا إلى مجلتين أخريين CELL وCELL REPORTS لكنهم رفضوا ذلك وانتقلوا بعد ذلك إلى PNAS، مما كلفهم التأخير وشهرة المكتشفين".

"وفي مقابلة مع موقع العلوم، يوضح: "خلفيتي في الكيمياء ثم تحولت إلى البحث في الكيمياء الحيوية. كان من المهم بالنسبة لي أن أفهم كيف يعمل في المختبر من وجهة النظر الكيميائية، وكيف يعمل CAS9. في الخطوة الأولى، قمنا بعزل البروتينات ودراسة المواد التي ترتبط بهذه البروتينات. لقد قررنا أنه لا يكفي إجراء تجارب جينية، وعلينا أن نتعامل مع المشكلة من الزاوية البيوكيميائية - لاستخراج البروتينات من الخلية وإظهار كيفية عمل البروتينات. وعندما تعلمنا كيفية عملها، أدركنا أن لدينا نظامًا قويًا بين أيدينا".

"لقد كان هذا اكتشافًا نتج عن البحث عن إجابة للأسئلة الأساسية. لم يكن هدفنا الأول اكتشاف نظام تحرير الجينات، بل اكتشاف كيفية حماية البكتيريا لنفسها ضد الفيروسات، ثم وجدنا CAS9، الذي يحمي البكتيريا وفهمنا كيفية عمله. ثم اكتشفنا كيفية إعادة برمجته بسهولة. لقد عملت مع إنزيمات التقييد التي تقطع الحمض النووي قبل سنوات عديدة من كريسبر وهي تقوم بنفس العمل الذي يقوم به CAS9 على الرغم من أنه من خلال آليات مختلفة، إلا أنه كان من الصعب برمجتها. لقد تركت جميع الإنزيمات المقاطعة الأخرى وتحولت إلى العمل مع CAS9. ومن السخافة أنني عدت الآن للعمل مع بعضهم. أقوم بالتحقيق في كيفية عمل أنظمة كريسبر الأخرى، على أمل أن يؤدي هذا الفهم إلى تطوير أدوات وتطبيقات جديدة قد يكون من الصعب على CAS9 تنفيذها. وبعبارة أخرى، عدت إلى العلوم الأساسية.

ماذا تفعل حقا اليوم؟
أعمل ضمن فريق دولي من جامعات أوروبا الغربية وأوكرانيا وثلاث جامعات في ليتوانيا - جامعة فيلنيوس وجامعة كاوناس وكلية العلوم الطبية في كاوناس التي تتعامل مع مجال الشيخوخة، وخاصة الطفرات الجينية التي تسبب ما نسميه أمراض الشيخوخة. أنا أتعامل مع العلوم الأساسية، وهناك أيضًا أطباء في الفريق يبحثون عن تطبيقات أسرع، من بين أمور أخرى، باستخدام CRISPER/CAS9.

ما رأيك في استخدام القراصنة البيولوجيين لأدوات كريسبر؟
البروفيسور شيكشينيس: "الأمر يعتمد على ما يفعلونه بهم. وأنا أؤيد دائمًا توسيع الأنشطة العلمية خارج المختبرات."

هل ستؤدي هذه الطريقة إلى نهاية الأمراض الوراثية؟
"في الخطوة الأولى، ستكون الطريقة جيدة للأمراض المرتبطة بطفرات في جين واحد، ولكن لسوء الحظ، العديد من الأمراض تنتج عن طفرات في العديد من الجينات، لذلك سيكون من الضروري تعديل الجينوم في العديد من الأماكن وسيكون الأمر كذلك صعب. "

ألا يوجد لعب دور الله هنا؟
"CRISPER/CAS9 هي أداة تفتح ملايين الاحتمالات. عند نقطة معينة، تتوقف عن التفكير في هذه الخطوط الحمراء. لن يعترض أحد على تصحيح الطفرات التي تسبب أمراضًا خطيرة. وعلى العكس من ذلك، ستكون هناك تطبيقات مقيدة بالأخلاقيات. على سبيل المثال، التحسين الوراثي. سيكون ذلك ممكنًا ولكني لا أعتقد أن هذا هو الطريق الصحيح. "

يقول البروفيسور شيكشينيس، الذي يستطيع اليوم العمل والبحث أينما يريد حول العالم، إنه يفضل البقاء في الفيلا، خاصة في ظل الاستثمار الضخم في المركز المتكامل لعلوم الحياة، كما وصفته في ملاحظات الزيارة هناك في المقالة جنة الباحثين في علوم الحياة.