نقرس یکی از قدیمی ترین بیماری های ثبت شده بشر است. این بیماری زمانی ایجاد می شود که کریستال های تیز در داخل مفاصل ایجاد می شود و باعث تورم و درد شدید می شود و نوعی آرتریت محسوب می شود. محققان دانشگاه ایالتی جورجیا بر این باورند که ممکن است روشی شگفتانگیز قدیمی برای حل این مشکل کشف کرده باشند.
یک مطالعه گزارش های علمی توضیح می دهد که چگونه دانشمندان از ابزارهای ویرایش ژن CRISPR برای بازگرداندن ژنی که میلیون ها سال پیش از نسل انسان گم شده بود استفاده کردند. بازگرداندن این ژن باعث کاهش اسید اوریک، ماده مسئول نقرس و چندین مشکل دیگر می شود.
جزء گمشده اوریکاز است، آنزیمی که اکثر حیوانات دیگر همچنان به حمل آن ادامه می دهند.
اوریکاز اسید اوریک را تجزیه می کند، یک محصول زائد که به طور معمول در خون تشکیل می شود. اگر سطح اسید اوریک بیش از حد بالا برود، می تواند در مفاصل و کلیه ها متبلور شود و باعث نقرس، بیماری کلیوی و مجموعه ای از بیماری های مرتبط شود.
چرا مردم اوریکاز را از دست دادند؟
انسان ها و سایر میمون ها حدود ۲۰ تا ۲۹ میلیون سال پیش ژن اوریکاز را دفع کردند. برخی از کارشناسان استدلال می کنند که این تغییر ممکن است زمانی مزیتی را به همراه داشته باشد. بر اساس تحقیق مورد اشاره سمینار نفرولوژیاز دانشگاه کلرادو، دکتر دانشمندان از جمله ریچارد جانسون پیشنهاد کرده اند که اسید اوریک بالا به پستانداران اولیه کمک می کند تا قندهای میوه را به چربی تبدیل کنند و بقای خود را در زمان های لاغری افزایش دهند.
اما امروزه، این سازگاری باستانی به مجموعه ای از مشکلات متابولیک مدرن کمک می کند. این چالشی است که پروفسور زیست شناسی ایالت جورجیا اریک گوچر و تیمش قصد آزمایش آن را دارند.
گوچر، یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: «بدون اوریکاز، مردم بی دفاع می مانند. ما میخواستیم ببینیم اگر ژن شکسته را دوباره فعال کنیم، چه اتفاقی میافتد.»
معرفی مجدد یک ژن باستانی با CRISPR
گوچر با همکاری با محقق فوق دکتری، Lais de Lima Balico، به CRISPR-Cas9 که اغلب قیچی مولکولی نامیده می شود، برای وارد کردن نسخه بازسازی شده ژن اوریکاز در سلول های کبد انسان تکیه کرد. این به تیم اجازه داد تا نحوه عملکرد آنزیم را در یک محیط زیستی مدرن مشاهده کنند.
نتایج آنها را شگفت زده کرد. سطح اسید اوریک به شدت کاهش یافت و سلول های کبدی دیگر در معرض فروکتوز چربی انباشته نمی کردند. از آنجایی که آزمایشها روی سلولهای منفرد همیشه نمیتوانند پیشبینی کنند که در سیستمهای پیچیدهتر چه اتفاقی میافتد، محققان به سمت مدل پیچیدهتری رفتهاند.
آنها این ژن را در کروی های سه بعدی کبدی، ساختارهای کوچک رشد یافته در آزمایشگاه که شباهت بیشتری به عملکرد اندام واقعی دارند، آزمایش کردند. معرفی مجدد ژن اوریکاز دوباره اسید اوریک را کاهش داد. آنزیم همچنین به پراکسی زوم ها، بخش های سلولی که در آن اوریکاز به طور طبیعی عمل می کند، منتقل می شود. این نشان می دهد که درمان ممکن است به طور ایمن و مناسب در موجودات زنده کار کند.
گوچر گفت: “با فعال کردن مجدد اوریکاز در سلول های کبد انسان، اسید اوریک را کاهش دادیم و سلول ها را از تبدیل فروکتوز اضافی به تری گلیسیرید (چربی هایی که در کبد انباشته می شوند) متوقف کردیم.
تأثیر گسترده تر اسید اوریک بالا
یافته ها بسیار فراتر از نقرس است. اسید اوریک بالا، معروف به هیپراوریسمی، با بسیاری از اختلالات سلامت مدرن مرتبط است. تحقیقات برجسته در مجله فشار خون بالا اسید اوریک بالا را با فشار خون بالا و بیماری های قلبی عروقی مرتبط می کند و خطرات آن با کلسترول بالا مقایسه می شود.
این نگرانی ها در آمار بیماران نیز منعکس شده است. بر اساس این مطالعه، یک چهارم تا نیمی از افراد مبتلا به فشار خون بالا دارای اسید اوریک بالا نیز هستند و این همپوشانی در فشار خون تازه تشخیص داده شده به ۹۰ درصد افزایش می یابد.
گوچر گفت: «هیپراوریسمی یک وضعیت خطرناک است. با کاهش اسید اوریک، به طور بالقوه می توانیم از چندین بیماری به طور همزمان پیشگیری کنیم.
به سوی درمان های آینده
درمانهای کنونی نقرس برای همه افراد مؤثر نیست و برخی افراد واکنشهای نامطلوب به داروهای موجود مبتنی بر اوریکاز را تجربه میکنند. یک روش CRISPR که اوریکاز را مستقیماً در سلول های کبد بازیابی می کند، می تواند از این مشکلات جلوگیری کند.
گوچر گفت: “رویکرد ویرایش ژنوم ما می تواند به بیماران اجازه دهد تا زندگی عاری از نقرس داشته باشند و به طور بالقوه از بیماری کبد چرب جلوگیری کنند.”
مطالعات حیوانی گام بعدی است و اگر نتایج اولیه معتبر باشد، آزمایشهای انسانی انجام خواهد شد. روشهای انتقال بالقوه شامل تزریق مستقیم، بازگرداندن سلولهای کبدی اصلاحشده به بیماران، یا استفاده از نانوذرات لیپیدی (همان فناوری مورد استفاده در برخی از واکسنهای کووید-۱۹) است.
اگر این استراتژی بی خطر باشد، گوچر معتقد است که می تواند نحوه درمان نقرس و اختلالات متابولیک مرتبط را تغییر دهد. با این حال، هنوز چالش های زیادی برای حل وجود دارد.
او گفت: «ویرایش ژنوم هنوز با نگرانی های ایمنی قابل توجهی مواجه است. هنگامی که به این موارد پرداخته شود، جامعه با بحث های اخلاقی بحث برانگیز در مورد اینکه چه کسی باید و چه کسی نباید دسترسی داشته باشد، مواجه خواهد شد.