المعالجة الجينية للأورام

بحث متقدم

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

المعالجة الجينية للأورام

معالجه جينيه اورام

gene therapy for tumors - thérapie génique des tumeurs

المعالجة الجينية للأورام

ماهر سلمون

تقنيات نقل الجينات

طرائق (استراتيجيات) المعالجة الجينية في الأورام

مشاركات المعالجة الجينية

المعالجة الجينية gene therapy طريقة جديدة في علاج الأمراض يتم فيها استعمال الجينات التي تعبر عن بروتينات معينة؛ أو تتدخل في إنتاج البروتينات الضرورية للخلية في علاج أمراض مختلفة.

تهدف المعالجة الجينية إلى استبدال الجينات المعطوبة بجينات جديدة توفر وظيفة جينية طبيعية. لكن يعتقد خطأً أنها تهدف إلى تصحيح الأمراض الوراثية المنديلية الموروثة بشكل جسمي مقهور autosomal recessive mendelian disorders، فهي على العكس من ذلك تطبق حالياً في علاج الكثير من الاضطرابات المكتسبة كالسرطانات والأخماج والاضطرابات التنكسية.

من المقبول والمفهوم حالياً تدخل الخلل الجيني في إمراضية الأورام، ولذلك تطورت حديثاً تقنيات نقل الجينات إلى الخلايا. قد يحدث السرطان بسبب أذية في الـ DNA إما عن طريق المواد المسرطنة وإما على نحو تلقائي في أثناء عمليات انتساخ الـ DNA المتكررة. إن عدم القدرة على إصلاح الأخطاء في عملية انتساخ الـ DNA بسبب خلل في جينات الإصلاح أو انعدام وظيفة الجينات التي تسيطر على نقاط التحقق في الدورة الخلوية؛ كل ذلك يعطي الخلايا فرصة للنمو والانقسام. إن الجينات الطافرة الآنفة الذكر التي تسيطر على عملية إصلاح الـ DNA ونقاط التحقق في الدورة الخلوية تعد أهدافاً منطقية للمعالجة الجينية، ومن هنا يأتي دور الفهم العميق لبيولوجيا الأورام في فهم أعمق للمعالجة الجينية.

تقنيات نقل الجينات:

يعتمد نجاح المعالجة الجينية على مدى فعالية نقل الجينات إلى الخلايا. يتم انتساخ الجينات مخبرياً ومن ثم وضعها في ناقل vector يقوم بدخول الخلية. ويعتمد نجاح المعالجة الجينية على اختيار الناقل المثالي الذي يتميز بقدرته على حمل الـ DNA وحمايته في أثناء عبوره جدار الخلية حتى يتم تسليم الجينات المنقولة إلى النواة، إضافة إلى قدرته على السيطرة على التعبير الجيني وإنقاص السمية بتسليم الجينات إلى خلايا بعينها.

إما أن تتم المعالجة الجينية خارج الجسم exvivo بأخذ خلايا من الجسم ومعاملتها مخبرياً بنقل الجينات السليمة إليها واستبدالها بالجينات الطافرة ومن ثم نقل هذه الخلايا مرة أخرى إلى الجسم. وإما أن تتم المعالجة الجينية داخل الجسم invivo بوضع الجينات في نواقل وحقنها في الجسم لتصل إلى الخلايا الهدف.

الوسائل الكيميائية والفيزيائية في نقل الجينات:

تم في السنوات القليلة الماضية تطوير العديد من الوسائل الفيزيائية والكيميائية الهادفة إلى نقل الجينات إلى الخلايا الهدف. من الوسائل الفيزيائية حقن الـ DNA في الخلية مباشرة إضافة إلى النقل الكهربائي لكنه باهظ التكاليف. أما الوسائل الكيميائية فتشمل الترسيب بالفوسفات والكلسيوم، فحالما تترسب الـ DNA التي يتم ابتلاعها من قبل الخلية تقوم بالارتباط بالجزيئات الموجبة الشحنة مثل DEAE-Dextran التي ترتبط بالجزيئات سلبية الشحنة للغشاء الخلوي وهكذا تدخل الـ DNA المطلوبة داخل الخلية.

النواقل الڤيروسية للمعالجة الجينية:

يبدو أن أفضل الوسائل المعروفة حتى الآن في نقل الجينات هي النواقل الڤيروسية؛ إذ تستطيع الڤيروسات دخول الخلية واستخدام آلياتها من أجل اصطناع البروتينات الڤيروسية الخاصة بها. من أهم الڤيروسات المستعملة في نقل الجينات، الڤيروسات الغدية adenovirus والڤيروسات القهقرية.

والڤيروسات المستعملة في عملية نقل الجينات تكون مضعفة كي لا تكون قادرة على الانتساخ.

الڤيروسات القهقرية :retroviruses هي ڤيروسات RNA تتكامل مادتها الوراثية مع المادة الجينية DNA للخلايا الهدف ثم يحصل انتساخ المادة التي تم إدخالها إلى نسخ متعددة يتم تحررها بشكل جزيئات صغيرة إلى خارج الخلية. من أهم الڤيروسات القهقرية المستخدمة في المعالجة الجينية ڤيروس «مولوني» المسبب للابيضاض عند الفئران الذي يجعله غير قادر على الانتساخ باستبدال المادة الجينية المطلوب نقلها إلى داخل الخلية ومن ثم انتساخها بجيناته البنيوية gag,pol and env. بإمكان الڤيروسات القهقرية أن تخمج الخلايا التي تنقسم لذلك تستطيع إقحام الجينات العلاجية في المادة الجينية في الخلايا الهدف، والڤيروسات القهقرية قادرة على خمج الأرومات الليفية والخلايا البشروية والخلايا الكبدية.

الڤيروسات الغدية :adenovirusesهي من أهم ڤيروسات الـ DNA التي تصيب بشرة الطرق التنفسية العلوية لكنها غير قادرة على جعل الجينات المنقولة تتكامل مع المادة الجينية في الخلايا الهدف. يتم إضعاف الڤيروسات الغدية وجعلها غير قادرة على الانتساخ وذلك بإزالة جيناتها المنظمة وهي E1A, E1B. ومع أهمية الڤيروسات الغدية في المعالجة الجينية بيد أن لها العديد من المساوئ مثل الاستمناع immunogenicity مما يسبب نقص الفعالية بعد العلاجات المتكررة.

الڤيروسات البطيئة :lentiviruses هي من ڤيروسات الـ RNA تتميز بقدرتها على خمج الخلايا وتكاملها الثابت مع المادة الجينية للخلية الهدف غير المنقسمة. ولكي تستخدم هذه الڤيروسات كنواقل جينية يتم تفكيك مادتها الوراثية إلى ثلاثة بلاسميدات plasmids وإحداث طفرات بداخلها بصورة تفقد معها قدرتها الإمراضية فيما إذا اجتمعت من جديد.

الـ DNA العاري :(naked DNA) يمكن استعمال الـ DNA العاري بشكل عدة نوكليوتيدات أو بشكل بلاسميدات plasmids في تعديل التعبير الجيني الداخلي أو في التعبير عن جين جديد. إن قليلات النوكليوتيد oligonucleotides هي جزيئات مؤلفة من نوكليوتيدات متعددة ما بين 15-20 نوكليوتيداً قد تكون من RNA أو من DNA أو من كليهما بحيث يمكن أن تعطى وريدياً كما حدث في العديد من التجارب السريرية الورمية على أمل أن تدخل هذه الجينات الخلايا الورمية وتصلح خللاً ما في مادتها الجينية، يمكن استخدام قليلات النوكليوتيد المعاكسة للمعنى antisense oligonucleotides بفعالية كبيرة في تعطيل عمل الـ RNA الرسول لجينات مختلفة مثل الجينات الورمية وجينات عوامل النمو وجينات عوامل الالتصاق، ويمكن لذلك من الناحية العملية استهداف الجين الورمي c-myb أو الجين المدمج bcr-abl.

من التطبيقات الأخرى المهمة للـ DNA العاري استخدامه في اللقاحات الورمية أو المعالجات المناعية؛ إذ يتم تحميل الـ DNA المطلوب انتساخه على بلاسميد (وهو جزيء مؤلف من شريط مضاعف من الـ DNA يوجد بشكل طبيعي في الكثير من البكتيريا)، وهو من النواقل المهمة التي يسهل استخدامها في تحميل الجين المراد وتنقيته بالشكل المناسب. من سيئات البلاسميدات صغرها فلا يمكن تحميل الجينات الكبيرة عليها إضافة إلى حساسيتها أو هشاشتها وتعرضها لذلك للأذية في أثناء نقلها الجين المطلوب إلى داخل الخلية.

طرائق (استراتيجيات) المعالجة الجينية في الأورام:

يعد السرطان من الأمراض الجينية التي تحدث نتيجة سلسلة من الاضطرابات الجينية التي تنال الجينات الورمية oncogenes إضافة إلى الجينات الكابحة للأورام من دون أن نغفل دور بعض الخلايا التي لها شأن في الرقابة المناعية والتي تعد مسؤولة عن إزالة الخلايا الشاذة من الجسم. وبما أن الأذرع الثلاثة الرئيسية في معالجة الأورام - وهي المعالجة الجراحية والمعالجة الكيميائية والمعالجة الشعاعية - تعد غير كافية في القضاء على السرطان، من هنا تظهر المعالجة الجينية ذراعاً رابعة تسهم في إتمام المعالجات السابقة.

قد تزيد بعض الجينات من حساسية الخلية للمعالجة الشعاعية والكيميائية فيمكن استخدامها لزيادة فعالية المعالجة، كما يمكن استخدامها من أجل إنقاص حجم الورم وجعله قابلاً للاستئصال الجراحي فيما بعد، وفيما يلي بعض التجارب السريرية التي استخدمت فيها المعالجة الجينية في علاج الأورام:

1- استهداف البنى الجينية داخل الخلية: وهي من الطرق المثيرة للاهتمام يتم فيها إيصال مادة جينية إلى داخل الخلية تؤثر فيها تأثيراً معاكساً للمعنى antisense حيث تقوم بالارتباط الهجين بالتسلسل النوكليوتيدي المقابل لها على الـ mRNA الرسول فتقوم بتعطيله. وتتألف هذه المادة الجينية من قليلات النوكليوتيد منقوصة الأكسجين ODNs (oligodeoxynucleotides) التي تحقن مباشرة في جسم الإنسان. لكن من سيئاتها قابليتها للتحطم بإنزيم النوكلياز في الدم، ومن أجل التغلب على هذه الظاهرة يتم تغيير الجسور الأكسيجينية الموجودة في الـ ODNs بذرات من الكبريت مما يجعلها أكثر ثباتاً ويكون تأثير النوكلياز فيها معدوماً؛ إضافة إلى زيادة انحلالها بالماء ورخص تكلفة اصطناعها. يمكن تحميل هذه القطع الجينية أيضاً على بلاسميدات وإدخالها في الخلية. من الممكن بالهندسة الوراثية اصطناع RNA وDNA تحوي قدرة شاطرة مثل الريبونوكلياز ribonuclease H وهو إنزيم قادر على شطر كل من مركبات الـ RNA وDNA على حد سواء.

يمكن استخدام ODNs معاكسات المعنى من أجل كبح تعبير بعض الجينات المتدخلة في الأورام البشرية مثل k-Ras, c-myc, bcr-abl, bcl-2. وقد أظهرت الدراسات السريرية في الطورين I وII فعالية جيدة من خلال استخدام معاكسات المعنى لـ bcl-2 في الأورام الميلانينية الانتقالية وكانت التجارب مشجعة عند 6 من أصل 14 مريضاً شملتهم التجارب.

2- التبديل المناعي بوساطة المعالجة الجينية: يتميز المصابون بالأورام بنقص رد الفعل المناعي بسبب تعطل آلية مهاجمة الخلايا الورمية من قبل الخلايا اللمفاوية السامة CD8، لذلك فإنه من الممكن استخدام المعالجة الجينية في تحفيز رد الفعل المناعي آنف الذكر. وبذلك يمكن تقديم الجينات المطلوبة خارج الجسم بإدخالها في الخلايا الورمية عن طريق النواقل الخلوية كالبلاسميدات أو الڤيروسات، أو بإدخال الجينات المذكورة في الخلايا التي تقوم بالفعل المناعي كاللمفاويات التائية أو في داخل الخلايا المتغصنة المقدمة للمستضدات.

ما سبق يقود إلى فكرة الوصول إلى لقاحات جينية مثل صنع لقاح يحوي جينات السيتوكينات أو حتى عوامل النمو.

جينات السيتوكينات :cytokine genes

تتكون السيتوكينات من عديدات الببتيد التي تسهم بفعالية في المناعة والالتهاب على حد سواء لذلك استخدمت في المعالجة الجينية. تقوم الخلايا الورمية، المعدلة وراثياً - إدخال جينات السيتوكينات إليها - باستدعاء الخلايا المسؤولة عن الالتهاب إلى مكان وجود الخلايا الورمية بإفراز العديد من السيتوكينات وبالتالي إبطال نمو الخلايا الورمية. كل ذلك يجب أن يترافق وتقديم الخلايا الورمية للمستضدات الخاصة بها ما يساعد الخلايا المناعية على معرفتها ثم مهاجمتها وقتلها ثم بلعمتها.

درس في بعض الأورام إعطاء السيتوكينات إضافة إلى الانتيرلوكين-2 (IL-2) مما يسهم في تحريض المناعة عند المرضى ويؤدي إلى تراجع حجم الأورام المدروسة.

كما أظهرت الدراسات إمكان استحصال الخلايا اللمفاوية المرتشحة بالنسيج الورمي وبالتالي إنمائها في الزجاج بوجود IL-2 ثم إعادتها إلى النسيج الورمي لتسهم في تنشيط المناعة الخلوية ومهاجمة الخلايا الورمية بدورها. وعدا ذلك يمكن تنشيط الخلايا اللمفاوية المرتشحة داخل النسيج الورمي - معاملتها خارج الجسم في الزجاج in vitro - بإدخال جينات إضافية إليها مثل جين عامل النخر الورمي TNF-aα مما يكسب الخلايا المناعية الفعالة مزيداً من الوظائف.

نُقلت في العديد من الدراسات جينات السيتوكينات إلى الخلايا المقدمة للمستضد APC antigen presenting cells وذلك لتنشيط فعلها المناعي المضاد للأورام. تعد الخلايا المتغصنة من الخلايا المقدمة للمستضد القادرة على تهيئة الخلايا اللمفاوية التائية العبيطة naive T lymphocyte والتحكم بالتوازن بين التحمل tolerance والتنشيط خلال رد الفعل المناعي. وقد أظهرت عدة دراسات فعل الخلايا المتغصنة المعدلة جينياً في تنشيط رد الفعل المناعي، ولكن ما تزال هذه الدراسات مخبرية وما قبل سريرية بيد أنها تعدّ أساساً للقاحات الورمية التي يتم العمل عليها حالياً.

لقاحات الـ :DNA

تعد من الاستراتيجيات الجديدة في التمنيع يتم فيها استعمال الجينات التي تعبر عن مستضدات ورمية خاصة بتحميلها على بلاسميدات وحقنها داخل العضلة حيث تبدأ باصطناع البروتينات المناسبة. هذه البروتينات الورمية تسهم في تحريض المناعة الخلطية المحرضة بالأضداد إضافة إلى تحريض المناعة الخلوية المحرضة باللمفاويات التائية السامة.

يمكن استعمال الجينات التي تصطنع السيتوكينات والتي تحرض رد الفعل المناعي إذا ما عولجت كما في السابق.

المعالجة بجينات الانتحار :suicide gene therapy

تستعمل هذه الاستراتيجية في علاج الأورام الصلبة يتم فيها استهداف الخلايا الورمية المحتوية على هذه الجينات على نحو خاص وبالتالي قتل الخلية التي تعبر عنها. تعد جينات الانتحار بمنزلة إنزيمات تسهم في تحريض طلائع الأدوية ذات السمية الضعيفة. هذه الإنزيمات إما أن تكون إنزيمات ڤيروسية مثل إنزيم التيميدين كيناز الخاص بالحلأ البسيط (HSVtk) herpes simplex thymidine kinase وإما إنزيمات خاصة بالبكتيريا والخمائر مثل السيتوزين دي – أميناز .(CD) cytosine deaminase

يقوم HSVtkبفسفرة المركب الدوائي ganciclovir إلى مركب سام ويقوم CD على نحو مشابه بتحويل دواء 5- فلوروسيتوزين 5-FC إلى المركب الفعال 5- فلورويوراسيل 5-FU. وقد استعملت الاستراتيجية السابقة في الكثير من التجارب السريرية وما قبل السريرية لعلاج الكثير من الأورام ومنها أورام الدماغ وأورام الثدي وأورام الرأس والعنق وأورام المبيض. يكون الناقل إما الڤيروس الغدي adenovirus الذي يحقن داخل الورم مباشرة وإما الڤيروس القهقري retrovirus الذي يوصل إلى الورم بنواقل خاصة.

الجينات المحرضة للاستماتة :apoptosis inducing genes

من أهم المشاكل التي تعترض معالجة الأورام الصلبة بالمعالجة الكيميائية والشعاعية هو قدرة الخلية الورمية على مقاومة الاستماتة وبالتالي الهروب من فعالية الأدوية المستخدمة، ومن هنا تأتي أهمية قتل الخلايا الورمية بتحريض الاستماتة الخلوية.

تشاهد طفرات الجين الكابح للأورام P53 في حوالي 50% من الأورام، ومن المعروف أن لهذا الجين شأناً مهماً في تحريض الاستماتة الخلوية وتفعيلها في الخلايا التي تعاني أذيةً في الـ DNA. تم تحميل الجين السابق على الڤيروس الغدي وإعطاؤه للمرضى المصابين بالسرطانة حرشفية الخلايا في الرأس والعنق في الطور الأول من التجارب السريرية العلاجية. كما تم استخدام هذا الجين وحده أو بالاشتراك مع الجينات الأخرى المحرضة للاستماتة الخلوية أو بالتواقت مع المعالجة الشعاعية.

يسهم زيادة تعبير الجين Bax - وهو من الجينات المحرضة للاستماتة - في قتل المزيد من الخلايا المعندة على المعالجة الشعاعية، ولذلك فإن Bax قادر على رفع حساسية الخلايا المعندة على المعالجة الشعاعية. كما يسهم استخدام جين casepase-8 - وهو أحد محرضات الاستماتة الخلوية - عملياً في تحريض الاستماتة في الأورام الدبقية الدماغية، لذلك كان من المنطقي التفكير باستخدامه في المعالجة الجينية للأورام الدماغية.

تثبيط تولد الأوعية :locking angiogenesis

تحتاج الأورام باستمرار إلى الأكسجين والمغذيات والهرمونات وعوامل النمو من أجل تكاثرها وانتشارها ويتم ذلك بتكوين أوعية دموية جديدة تسهم في جلب المغذيات. وقد أظهرت الدراسات التجريبية تراجعاً في حجم الأورام عند تثبيط تولد الأوعية ما يجعلها هدفاً مهماً للمعالجة الجينية. من مثبطات تولد الأوعية الأكثر شيوعاً الأنجيوستاتين والإندوستاتين angiostatin & endostatin. من الممكن تقديم الجينات المثبطة للتولد الوعائي مباشرة إلى خلايا الجسم أو بوساطة خلايا خاصة معدلة وراثياً.

الشكل (1) المعالجة الجينية باستخدام ناقل الفيروس الغدي

مشاركات المعالجة الجينية:

صممت المعالجة الجينية لتكون معالجة وحيدة إلى أن كشفت أهمية مشاركتها مع المعالجات التقليدية الأخرى مثل المعالجة الكيميائية والشعاعية. وقد تبين سابقاً كيف أن استعمال المعالجة الجينية التي تستخدم الجينات المحرضة للاستماتة الخلوية تؤدي إلى زيادة الحساسية تجاه المعالجة الشعاعية والكيميائية على حد سواء.

في المعالجات الكيميائية التقليدية وفي المعالجات ذات الجرعات العالية تتأثر الخلايا الدموية الموجودة في نقي العظم تأثراً كبيراً بسبب السمية العالية للأدوية المعطاة، من هنا جاءت فكرة حقن الخلايا النقوية بجينات المقاومة الدوائية multidrug resistance (MDR) وهي تعبر عن بروتين قادر على طرح الأدوية التي تدخل إلى الخلية بوساطة مضخة خاصة موجودة على الغشاء الخلوي، وبذلك تتجنب الخلايا النقوية التأثيرات السمية لأدوية مثل التاكسانات والانثراسيكلينات.

الشكل (1) يمثل التقنية المبسطة لتطوير المعالجة الجينية.