المقدمة:
يصف إسكات الجينات بأنه التنظيم اللاجيني للمورثات على مستوى النسخ أو الترجمة لمنع التعبير الجيني، وتشمل هذه التقانة آليات ميثلة الحمض النووي وتعديل الهيستون و(RNAi) ، فمن خلال طرق إسكات الجينات تمكن الباحثون من دراسة وظيفة الجينات وتطوير علاجات الأمراض، بما في ذلك السرطان والأمراض المعدية والاضطرابات التنكسية العصبية.
يقول الباحثون إن صورة مركب بروتين بكتيري يختار جزيئات الحمض النووي الريبي ويقطعها، وبالتالي إسكات الجينات، يوفر نظرة ثاقبة لعملية تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi)، إذ أن الهيكل هو أول من يلتقط ما يسمى بروتين الأرجونوت عندما يكون مرتبطًا بكل من القالب الجيني الذي يوجهه إلى هدف (RNA) الخاص به والشريط المستهدف من (RNA) نفسه.
يستخدم الباحثون (RNAi) لمنع التعبير عن جينات مختارة ويأمل البعض في إمكانية استخدامها لمحاربة الأمراض، حيث يحدث (RNAi) أيضًا بشكل طبيعي لتنظيم التعبير الجيني والتحكم في العدوى الفيروسية، لكن الباحثين ما زالوا يكافحون للكشف عن كيفية عمل العملية بالضبط، فهم يقولون إن فهم هذه التفاصيل يمكن أن يساعدهم في تحسين الاستخدام العلاجي للإجراء.
ما هو واضح هو أن بروتينات الأرجونوت هي المكونات الرئيسية من آلات (RNAi) في الثدييات، إذ يرتبط (Argonaute 2) بجزيء نموذجي من (RNA) يسمى الدليل، والدليل بدوره يرتبط بجزيء (RNA) مستهدف بتسلسل تكميلي، مما يمكّن (Argonaute 2) من شق(RNA) الهدف وبالتالي منع استخدام (RNA) كقالب لصنع بروتين.
خطوات إسكات الجينات:
كشف التحليل الجيني والكيميائي الحيوي المكثف عن آلية من خطوتين لإسكات الجينات التي يسببها (RNAi) تتضمن الخطوة الأولى تحلل الرنا المزدوج الجديلة إلى رنا صغيرة متداخلة (siRNAs) بطول 21 إلى 25 نيوكليوتيد بواسطة نشاط يشبه (RNase III).
في الخطوة الثانية تنضم (siRNAs) إلى مجمع (RISC)، مجمع الإسكات الناجم عن (RNA) والذي يعمل على (mRNA) المشابه ويحلله، إذ تم التعرف على العديد من المكونات الرئيسية مثل (Dicer)، بوليميريز (RNA) المعتمد على (RNA)، الهليكازات و(dsRNA endonucleases) في الكائنات الحية المختلفة لدورها في (RNAi).
تتحكم بعض هذه المكونات أيضًا في تطور العديد من الكائنات الحية عن طريق معالجة العديد من (RNAs) غير المشفرة، والتي تسمى (micro-RNAs)، حيث يشبه التكوين الحيوي ووظيفة الرنا الميكروي أنشطة الحمض النووي الرايبي إلى حد كبير.
تشير الدراسات الحديثة إلى أنه في سياق (RNAi) يخضع الجينوم أيضًا لتغييرات في شكل ميثلة الحمض النووي وتكوين الكروماتين المغاير وإزالة الحمض النووي المبرمج، ونتيجة لهذه التغييرات يتم ممارسة تأثير إسكات وظائف الجينات بأكبر قدر ممكن.
نظرًا لخصوصياته وكفاءته الرائعة يُنظر إلى (RNAi) كأداة مهمة ليس فقط لعلم الجينوم الوظيفي ولكن أيضًا للأنشطة العلاجية الخاصة بالجينات التي تستهدف (mRNAs) للجينات المرتبطة بالأمراض.
صعوبات وآمال
السؤال الذي يطرح نفسه. إذا كانت وظيفة RNAi كبيرة حقًا وقد اكتُشفت منذ فترة طويلة في عام 1998، فما الذي توقف هذه التقنية التي طورتها RNAi أو RNA عن تطوير عقاقير لدخول السوق؟ يبدو أن الإنتاج في هذه التكنولوجيا سهل لكن المشكلة الحقيقية تكمن في استهداف وتقديم العلاج للأنسجة المحددة المعنية. يعمل رني بإضافة قصاصات صغيرة من النيوكليوتيدات الاصطناعية التي تضم رنا، وتسلمها إلى الرنا المسبب للأمراض لإسكاتها. إن المشكلة التي تنشأ هي أن الجهاز المناعي المضيف يحدث عند إدخال هذه المقتطفات من النوكليوتيدات في الجسم ويمكن أن يؤدي التنشيط إلى التهاب شديد وحتى الموت. لتجنب خطر الجهاز المناعي، يمكن طلاء هذه المقتطفات في جسيمات متناهية الصغر، لكنها ستنتهي في الكبد أو الكلى ، مما يجعل علاج الرنا يصعب الوصول إليه إلى المخ أو القلب أو الرئتين.ومع الصراع الدائم بين الباحثين ومعضلة التوصيل السابقة الذكر، بدأ المستثمرون بفقدان الثقة، وفي العام 2008 حث المحلل “إدوارد تينثوف Edward Tenthoff” من البنك الاستثماري (Piper Jaffray) في نيويورك عملائه على التوقف عن شراء الأسهم، وقال: ” نحن رأينا الوعود حول هذه التكنولوجيا، ولكن لم نرى فاعليتها”
وبحلول عام 2010 بدأت شركات الأدوية تفقد اهتمامها بهذه التقنية (RNAi)، مما أدى بدوره إلى قطع التعاون وانهاء البرامج البحثية، ولكن بمرور الوقت بدأت بعض الشركات تدريجياً بتسوية أماكن الخلل بخصوص مشكلة التوصيل وبدأ “تينثوف” “Tenthofff” بتشجيع المستثمرين لشراء الأسهم مرةً أخرى، حيث نجحت شركة (Alnylam) بإيجاد طريقة آمنة للتوصيل خلال مجرى الدم وذلك بواسطة بتغليف جزيئات (RNA) بجسيمات نانوية دهنية مما يؤدي إلى إبقائها سليمة خلال مسيرتها بمجرى الدم.
جزيئات (RNA) محمية بهذه الطريقة وتم حقنها بمجرى الدم وأظهرت ميولها الى التراكم في الكبد والكلى مما جعل الشركة تفكر في البروتين “transthyretin TTR” والذي يتم إنتاجه بشكل رئيسي في الكبد، وفي تجربة سريرية أجريت على 225 شخصاً مصابين بالمرض النادر سابق الذكر (hereditary transthyretin amyloidosis) حيث كانوا يعانون من تلف في الأعصاب، وكانت النتيجة تحسن القدرة على المشي بالنسبة للأشخاص المتلقين للعلاج مقارنة بغيرهم ممن لم يتلقوا العلاج.
في المستقبل، تعمل شركة (Alnylam) مع شركات أخرى على الانتقال استهداف أعضاء أخرى على غرار الكبد حسب تصريح “توماس توشل” “Thomas Tuschl” المؤسس المشارك للشركة وهو عالم كيمياء حياتية في جامعة روكفلر Rockefeller University بمدينة نيويورك الأمريكية، وتقوم شركة Quark Pharmaceuticals بولاية كاليفورنيا الأمريكية باختبار العلاجات المعتمدة على هذه التقنية (RNAi) التي تستهدف البروتينات في العين والكلى. وتُطور شركة (Alnylam) طرق لاستهداف الدماغ والحبل الشوكي، كما وتقوم شركة Arrowhead Pharmaceuticals في كاليفورنيا على علاج (RNAi) قابل للاستنشاق لمعالجة التليف الكيسي، (Cystic Fibrosis)، ويدرس الباحثون حاليا ما إذا كان يمكن استخدام إسكات الجينات لعلاج مجموعة متنوعة من الحالات الصحية، بما في ذلك مرض الزهايمر والسرطان.