برای محافظت از اندام‌ها، درمان‌ها باید با این بیماری ارثی در رحم مقابله کنند. ​

In utero intervention to stem the damage of cystic fibrosis

هنگامی که ivacaftor در سال ۲۰۱۲ وارد بازار شد، و اولین دارویی شد که علت اصلی فیبروز کیستیک را درمان کرد، در ابتدا تنها برای افراد شش سال به بالا در دسترس بود. داده‌های آزمایشی از کودکان کوچک‌تر، محدودیت سنی را به دو برابر کاهش داد. و در سال ۲۰۱۹، مقامات نظارتی این دارو را برای کودکان شش‌ماهه جوانی که دارای جهش‌های خاصی در تنظیم‌کننده انتقال غشایی فیبروز کیستیک (‏CFTR)‏، ژن مسئول این بیماری است، تایید کردند.​​

پزشکان هم اکنون در حال بررسی ایمنی و تاثیر دادن تزریق ivacaftor به نوزادان تازه متولد شده مبتلا به فیبروز کیستیک هستند. و این تصور وجود دارد که آن‌ها می‌توانند درمان را حتی زودتر، شاید چند ماه قبل از تولد آغاز کنند، تا حدی به لطف ظهور یک آزمایش خون ساده برای زنان باردار که می‌توانند بیماری فیبروز کیستیک در رحم را تشخیص دهند. ​

بسیاری از نوزادان مبتلا به فیبروز کیستیک در حال حاضر به اندام‌های خود آسیب می‌زنند که می‌تواند منجر به دیابت، مشکلات گوارشی و ناباروری در مردان شود. گراکا آلمیدا - پوردا، محقق درمان جنین در موسسه ویک فارست برای پزشکی احیا کننده در وینستون سالم، کارولینای شمالی می‌گوید: " واقعیت این است که آسیب‌های بافتی زیادی وجود دارد که قابل اصلاح نیستند."

اما مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که درمان پیش از تولد با داروهایی مانند ایواسافتور ممکن است از آسیب اعضای بدن جلوگیری کند. و ژن‌درمانی حتی می‌تواند برای تثبیت ژن CFTR معیوب قبل از تولد استفاده شود. کریگ هاجز، متخصص ژنتیک موش در دانشگاه کیس وسترن رزرو در کلیولند، اوهایو، که اثرات مقابله با این بیماری را در زمان‌های بارداری مختلف در توسعه موش مطالعه کرده‌است، می‌گوید: اصلاح این مساله در رحم بهترین برنامه خواهد بود. " هرچه زودتر بتوانید وارد شوید، بهتر است."

ثابت جنینی

​​​​​​​​

ایده مداخله قبل از تولد دارای تاریخچه طولانی در زمینه فیبروز کیستیک است. بیش از ۲۰ سال پیش، گروهی به رهبری متخصص نوزادان جانت لارسون در بنیاد پزشکی آچسنر در نیو اورلینز، لوئیزیانا، اولین کاربرد ژن‌درمانی رحم را در مدل‌های موشی این بیماری توصیف کردند. لارسون پس از گزارش سال ۱۹۹۷ به یاد می‌آورد که "من مادرانی داشتم که در مورد انتقال ژن در رحم با من تماس می‌گرفتند و از من می‌خواستند که این کار را برای نوزادانشان انجام دهم" با این حال، اکثر محققان سیستیک فیبروزیس نسبت به نتایج این مطالعه نسبتا مشکوک بودند. ​

لارسون و همکارانش ویروس‌های کد کننده نسخه‌های کاری ژن CFTR را به کیسه رحم اطراف موش‌های جنینی تزریق کرده بودند. این موش‌ها محکوم به توسعه انسداد روده تهدید کننده حیات به خاطر نقص در CFTR بودند که پروتیین سطح سلولی را کد می‌کند که برای حفظ تعادل مناسب نمک و آب در سیستم‌های اندامی در سراسر بدن مورد نیاز است. اما تیم لارسون گزارش داد که پس از بلعیدن مایع آمنیوتیک پر از ویروس در سه‌ماهه دوم بارداری، موش‌ها به طور عادی رشد کردند و بیش از یک سال تا بزرگسالی بدون هیچ مشکل روده‌ای قابل تشخیصی زنده ماندند. ​

در کمال تعجب درمان این بیماری تنها از چند روز بیان موقت ژن در روده جنین شروع شد. هیچ ردی از فعالیت پروتیین CFTR بعد از تولد قابل‌تشخیص نبود. برخلاف این دیدگاه رایج که عملکرد مداوم CFTR برای جلوگیری از علایم بیماری در بزرگسالان مورد نیاز است، به نظر می‌رسد نتایج نشان می‌دهد که یک فاصله بحرانی در طول رشد جنینی وجود دارد هنگامی که تغییر ژن، حتی به طور مختصر، می‌تواند منجر به الگوسازی صحیح سلول‌ها در روده‌ها، مجاری هوایی و جاه‌ای دیگر شود. ​

تیم لارسون یافته‌های موش‌های جنینی و میمون‌ها را تکرار کرد. او می‌گوید: " گام بعدی آزمایش‌ها بالینی خواهد بود." سپس در سال ۱۹۹۹، مرگ یک داوطلب ۱۸ ساله در یک مطالعه ژن‌درمانی تجربی (‏غیر مرتبط با فیبروز کیستیک)‏رخ داد. این امر کل زمینه ژن‌درمانی را سال‌ها عقب برد. تحقیقات در حال حرکت بود. ناقوس مرگ نهایی برای روش غیر مرسوم لارسون در سال ۲۰۰۸ رخ داد، زمانی که دو گروه برجسته بریتانیایی مطالعات پشت سر هم منتشر کردند که در آن هر یک از آن‌ها تلاش کردند و نتوانستند داده‌های اولیه موش او را باز تولید کنند. ​

لارسون که در حال حاضر یک کلینیک مراقبت‌های بارداری در Ephrata، پنسیلوانیا را اداره می‌کند می‌گوید که این گزارش‌ها هر حرکت علمی که او ترک کرده بود را "کشت". "بعد از آن مقالات، ادامه این کار دشوار بود" و در جامعه تحقیقاتی فیبروز کیستیک، دانشمندان اغلب از پی‌گیری درمان‌های ژن جنین تا چند سال پیش دست کشیدند، زمانی که روش‌های انتقال ژنتیک قدیمی‌تر به ابزارهای جدیدتر ویرایش ژن تسلیم شدند. ​

با ظهور فن‌آوری‌هایی مانند CRPR، اکنون امکان اصلاح دقیق جهش‌های CFTR در سلول‌ها به جای انتقال ساده نسخه‌های اضافی نرمال ژن وجود دارد، همان طور که لارسون با دوزهای مایع آمنیوتیک مملو از ویروس این کار را انجام داد. این سطح بیشتر کنترل، علاقه دوباره به هدف طولانی‌مدت تثبیت بیماری در سریع‌ترین زمان ممکن را به ارمغان آورده‌است. ​

برای مثال، سال گذشته تیمی از دانشگاه پنسیلوانیا (‏Upenn)‏در فیلادلفیا یک بیماری ریوی کشنده را در جنین موش با معرفی editors ژن کریسپر به مایع آمنیوتیک در اواخر بارداری درمان کردند. بدون درمان، نوزادان جوان پس از تولد برای تنفس تقلا می‌کردند؛ هیچ موشی در عرض شش ساعت زندگی نمی‌کرد. با ثابت کردن ژن، ۵ تا از ۸۷ موش تست شده سالم بودند و هیچ نشانه‌ای از تنفس با زحمت وجود نداشت. ​

محققان تلاش‌های خود را بر روی یک اختلال ریوی به نام کمبود سورفاکتانت متمرکز کردند، نه فیبروز کیستیک. اما با توجه به همپوشانی بین این دو بیماری، هر دو بیماری می‌توانند باعث نارسایی تنفسی شوند و هر دو شامل نقص‌های ژنتیکی در سلول‌های راه هوایی می‌شوند. نویسنده اصلی ویلیام پرانتو امیدوار است که این استراتژی برای فیبروز کیستیک نیز جواب دهد. پرانتو، یک جراح جنین در بیمارستان کودکان فیلادلفیا می‌گوید: " مطالعه اولیه ما در ویرایش ژن رحم باید قابل انتقال به دیگر بیماری‌های ژنتیکی ریه باشد."

در جای دیگر، محققان دانشگاه ییل در نیوهاون، کانکتیکات، از یک پلت فرم ویرایش ژن جدید برای جایگزینی نسخه‌های معیوب CFTR با کپی‌های کاری در موش‌های جنینی استفاده کرده‌اند. این سکو شامل نانوذرات زیست تخریب پذیر است که یک توالی اصلاح DNA را همراه با رشته‌های مواد ژنتیکی مصنوعی حمل می‌کنند که مکانیزم‌های تعمیر طبیعی DNA سلول را تحریک می‌کنند. ​

قبل از حرکت

​​​​​​​​

این تحقیق براساس دو مطالعه قبلی از تیمی به رهبری ماری اگان متخصص ریه اطفال، مارک سالتزمن مهندس بیومدیکال و پیتر گلیزر متخصص ژنتیک انجام شده‌است. در سال ۲۰۱۵، این دانشمندان دانشگاه ییل نشان دادند که تکنولوژی ویرایش ویژه سایت آن‌ها می‌تواند شایع‌ترین جهش CFTR شناخته‌شده به نام F۵۰۸del را در سلول‌های ریه انسان و موش‌های بالغ ثابت کند. آن‌ها سپس این تکنیک را برای درمان رحم اقتباس کردند و اثبات مفهوم روش درمانی را در مدل موشی اختلال خونی بتا تالاسمی ارایه دادند. و اخیرا، در کاری که هنوز منتشر نشده است، تیم ییل به ترمیم پیش از تولد ژن CFTR دست یافته‌است. ​

ادل ریتسیاردی، دانشجوی سابق دانشگاه ییل (‏که اکنون در حال آموزش جراحی در دانشگاه اوپن است)‏که یافته‌های خود را در کنفرانس‌های مختلف علمی در سال ۲۰۱۹ ارائه کرده‌است، می‌گوید: " ما تصحیح ژنی ویژه‌ای داریم که در این موش‌ها مدت‌زمان زیادی طول می‌کشد." او می‌گوید که نتایج نشان می‌دهند که " درمان در زمان بیماری‌زایی در رحم می‌تواند یک استراتژی قانع‌کننده باشد."

البته، درمان پیش از تولد تنها در صورتی مربوط است که تشخیص پیش از تولد وجود داشته باشد، و جنین‌ها به ندرت برای فیبروز کیستیک مورد آزمایش قرار می‌گیرند. تنها زمانی که هر دو والدین به عنوان حامل جهش‌های CFTR شناخته می‌شوند، یا زمانی که اسکن‌های سونوگرافی سه‌ماهه دوم اختلالات روده را نشان می‌دهند، پزشکان معمولا آزمایش جنین را توصیه می‌کنند. ​

علاوه بر این، همه کشورها غربالگری روتین را به زنان باردار ارائه نمی‌دهند تا ببینند آیا آن‌ها ژن CFTR معیوب را حمل می‌کنند یا خیر. در میان زنانی که برای جهش‌های مرتبط با فیبروز کیستیک تست مثبت انجام می‌دهند، شرکای آن‌ها اغلب در پی‌گیری غربالگری پی‌گیری مورد نیاز برای مشخص کردن خطر باروری زوج شکست می‌خورند. ​

و حتی وقتی زوج‌های باردار می‌دانند که هر دو حامل هستند (‏یعنی احتمال عبور هر والد ۲۵ % از ژن جهش‌یافته وجود دارد)‏یا آن‌ها امعا و احشا روشن‌تر از معمول را در سونوگرافی می‌بینند (‏نشانه‌ای از فیبروز کیستیک در حدود ۳ % موارد)‏، بسیاری انتخاب می‌کنند که نوزادان خود را در رحم آزمایش نکنند چون معمولا نیاز به خارج کردن سلول‌ها از مایع آمنیوتیک یا جفت دارند، روشی تهاجمی که خطر آسیب جنین و سقط‌جنین را به همراه دارد. ​

با این حال، در حال حاضر یک آزمایش خون ساده، شبیه به آزمایش خون مورد استفاده برای غربالگری سندروم دان و دیگر تفاوت‌های کروموزومی در رحم، می‌تواند اختلالات تک ژنی را در ۱۰ هفته اول بارداری نشان دهد. UNITY تست یونیتی، از شرکت تشخیص BillionToone در منلو پارک کالیفرنیا، از یک روش شمارش مولکولی برای شناسایی DNA جنین در گردش در خون مادر استفاده می‌شود. از یک لوله خون مادر، می‌تواند به درستی تشخیص دهد که آیا نوزاد هر یک از پنج اختلال از جمله فیبروز کیستیک را به ارث برده‌است یا خیر. ​

اوگوژان آتای، یکی از بنیان گذاران و مدیر اجرایی BillionToOne که سال گذشته فروش UNITY خود را آغاز کرد، می‌گوید: " با تنها یک آزمون، ما دقیقا به والدین می‌گوییم که چه چیزی می‌خواهند بدانند." به دلیل جریان کار ساده شده، او می‌گوید: " من فکر می‌کنم که این جریان کار به یک هنجار تبدیل خواهد شد." " این بهترین راه برای شناسایی این نوزادان در دوران بارداری است."

قابل‌ذکر است که آزمایش غیر تهاجمی خون نه تنها مشخص می‌کند که جنین فیبروز کیستیک دارد، بلکه ماهیت دقیق جهش‌های مسئول بیماری را نیز تعیین می‌کند. این اطلاعات برای تصمیم‌گیری در مورد این که چه کسی باید در ویرایش ژن رحمی شرکت کند، مهم خواهد بود، زیرا مزایای درمان ممکن است تنها برای آن دسته از جنین‌هایی که بیش‌ترین جهش را در ژن CFTR دارند، مهم‌تر از خطرات باشد. آلمیدا - پوردا می‌گوید: " ما باید محتاط باشیم و بدانیم که کدام جهش را هدف قرار دهیم."

شناسایی جهش نیز برای انتخاب درمان‌های دارویی ضروری است، چرا که عوامل تنظیم‌کننده از قبیل Ivacaftor تنها بر علیه انواع خاصی از جهش CFTR کار می‌کنند. ادوارد نش، یک پزشک تنفسی در بیمارستان‌های دانشگاه بیرمنگهام تراست بنیاد خدمات بهداشت و سلامت ملی (‏NHS)‏بریتانیا می‌گوید: " با دانستن ژنوتیپ جنین، به طور بالقوه مادر قادر خواهد بود تا از به دنیا آمدن نوزاد با عوارضی مانند نارسایی پانکراس و ناباروری مرد جلوگیری کند."

جهش برای انسان‌ها

​​​​​​​​

در اوایل امسال، نش و همکارانش یک بررسی بین‌المللی را منتشر کردند که به بررسی ایمنی داروهای فیبروز کیستیک در دوران بارداری ۱۰ پرداخت. تمام مواردی که آن‌ها به زنان مبتلا به فیبروز کیستیک نگاه کردند که این داروها را برای خود مصرف می‌کردند، نه برای جنین‌های سالم آن‌ها، بنابراین این بررسی نتوانست تاثیر درمان دارویی رحم را اندازه‌گیری کند. اما نشان داد که قرار گرفتن جنین در معرض مدولاتورهای CFTR به نظر نمی‌رسد که هیچ مشکل عمده‌ای ایجاد کند. همانند بسیاری از انسان‌ها، سلول‌های خونی با جهش‌های CFTR با اختلالات روده‌ای، پانکراس و تولید مثل مردانه متولد می‌شوند. زمانی که مادران آن‌ها شروع به مصرف عصاره در ابتدای سه‌ماهه سوم بارداری می‌کنند، با این حال، آن اندام‌ها حفاظت می‌شوند و تجویز مداوم دارو بعد از تولد به جلوگیری از علائم بیماری کمک می‌کند. ​

جان انگلهاردت، محقق فیبروز کیستیک در دانشگاه آیووا در شهر آیووا، که سال گذشته این یافته‌ها را گزارش داد، می‌گوید: " این واقعا نشان می‌دهد که این در دوره رحمی وجود دارد زمانی که داشتن عملکرد CFTR واقعا مهم است." مطالعات انسانی برای تایید نتایج مورد نیاز خواهد بود، اما با تایید ایواسافتور برای کودکان شش‌ماهه و در حال حاضر به نوزادان در آزمایش‌ها تجربی، انگلهاردت یک روز را پیش‌بینی می‌کند، به زودی زمانی که دارو برای درمان جنین استفاده خواهد شد. او می‌گوید: " احتمالا دارد می‌آید." " این یک پیشرفت طبیعی است."

https://www.nature.com/articles/d41586-020-02108-8