مقابلة : HIV - 1 الحمض النووي الختان Proviral باستخدام تطورت Recombinase

أنا جوه هفار، وأرأس قسم بيولوجيا الخلية والبيولوجيا في معهد HE PET في هامبورغ، ألمانيا. معهد HE PET هو معهد للأبحاث الأساسية يركز حصرياً على البشر، والفيروسات المسببة للأمراض، والقضايا المرتبطة بها، كما يمكنني القول. لذا، يهتم قسمنا بشكل أساسي بالتحقق من تنظيم التعبير الجيني لفيروس HIV، وبالتفاعل، وتحديداً التفاعل داخل الخلايا لفيروس HIV مع مكونات الخلية المضيفة.

وبناءً على هذه البيانات، نحاول أيضاً تطوير علاجات تجريبية جديدة لمرض HIV. تكمن المشكلة في HIV في أنه فيروس قهقري أو فيروس بطيء، وكما هو حال كل فيروس قهقري، يقوم HIV عند إصابة الخلية المضيفة بدمج الجينوم الفيروسي في جينوم الخلية المضيفة. وحتى الآن، لا يمكن التخلص من الفيروس المدمج (provirus) بعد حدوث عملية الدمج.

وهذا يعني، فيما يتعلق بالعلاج، أننا نتحدث عن مرض مزمن يتطلب علاجاً مدى الحياة، وبشكل أساسي مع جميع المشكلات المرتبطة بالعلاجات طويلة الأمد مثل الآثار الجانبية للأدوية، وظهور المقاومة، وما إلى ذلك. حسناً، لسنوات عديدة في الأبحاث الأساسية، ونحن نعرف ما يسمى بالريكومبيناز (recombinase)، والتي تحدث طبيعياً في عمليات إعادة التركيب مثل تلك التي تحدث في الخميرة أو البكتيريا، على سبيل المثال. وهذه الريكومبينازات تتعرف على تتابعات محددة من DNA وتقوم بتبديل الجينات وإعادة ترتيب الجينوم وما إلى ذلك.

ويُستخدم نوع معين من إنزيم الريكومبيناز (recombinase) يُسمى Cre recombination في الأبحاث الأساسية وفي الموقع (in situ). وبشكل أساسي، يتعرف إنزيم Cre على تسلسله النوعي، وإذا وجد تسلسل يقع بين موقعي تعرّف، فإن إنزيم Cre يكون قادرًا على استئصال التسلسل الموجود بينهما بشكل أساسي.

لقد كانت الفكرة قائمة بالفعل منذ 10 أو 15 عاماً، وهي تهدف طبياً إلى استئصال الفيروس من جهة، ومن جهة أخرى، استخدام إنزيمات مثل recombinase، مثل grief على سبيل المثال، لاستئصال الـ DNA للفيروس القهقري. هذا الأمر ممكن نظرياً لأنه عند حدوث العدوى، يقوم HIV بنسخ جينومه من RNA عكسياً إلى DNA، وبسبب عملية النسخ العكسي هذه، يتم توليد تتابعات تسمى التكرارات الطرفية الطويلة (long terminal repeats)، والتي تحدد بشكل أساسي الطرف '5 أو البداية والطرف '3 أو النهاية لـ DNA الفيروس القهقري المدمج. لذا، من الناحية النظرية، إذا تمكن المرء من ابتكار recombinase يتعرف تحديداً على تتابع في LTR، فإن الـ disagree سيهاجم أساساً الطرف '5 والطرف '3 لـ DNA الفيروس القهقري المدمج، ويقوم باستئصال الـ DNA، وبالتالي استئصال الفيروس من الخلية المصابة. أما المشكلة المتعلقة بـ HIV فهي أن لدينا عزلات مختلفة، وربما تكون موجودة أيضاً لدى شخص واحد، مريض واحد، ومع ذلك، وبناءً على ما نعرفه حتى الآن، فإن التتابع موجود في بداية ونهاية الجينوم الفيروسي.

بمعنى آخر، فإن مناطق LTRs أكثر حفظاً من جينات HIV على سبيل المثال. لذا، أعتقد أن هناك فرصة جيدة لأن نكتفي بعدد قليل من المتسلسلات المعاد تركيبها التي يمكنها أساساً التعرف على التنوع الهائل لجميع عزلات HIV. وإذا لم يكن الأمر كذلك، فسنضطر أساساً إلى توليد متسلسلة جديدة عن طريق التطور الجزيئي، وهو أمر يمكن أتمتته جزئياً في المستقبل.

وسيكون الأمر كذلك، إذ ستكون العملية أسرع بكثير من إجرائها في المختبر. وفي هذه المرحلة، انضم إلينا زميلنا الدكتور Frank من معهد Max Planck، وهو في الأساس خبير في إنزيم recombinase وكل ما يتعلق به.

ما استخدمه بشكل أساسي هو ما نسميه طريقة التطور الجزيئي. ولكن هذه الطريقة تعتمد على تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل PCR. حيث يقوم بأخذ جين إنزيم ريكومبيناز Degree combs الموجود طبيعيًا، ثم يُجري تفاعل PCR أو تفاعلات PCR متعددة في ظروف تؤدي إلى إحداث طفرات بطريقة عشوائية.

وتكمن الحيلة الآن في اختيار النسخ الجديدة من إنزيم الـ recombinase التي اكتسبت قدرة جديدة أو نشاطاً جديداً، وهو تحديداً التعرف على التسلسلات الخاصة بفيروس HIV. وهو يقوم بذلك في دورات متكررة؛ حيث استغرق الأمر منه حوالي 120 دورة أو أكثر من هذا النوع من طرق التطور الجزيئي.

عندما توصل أخيراً إلى هذا الإنزيم المحدد، والذي يسمى الآن ثلاثي لـ LTR الخاص بإعادة الاندماج، مع هذا الإنزيم الجديد لإعادة الاندماج الذي يتعرف الآن بشكل محدد على تسلسلات HIV. لذا، فإن الدراسة الأولية هنا كانت، كانت التجارب باستخدام إنزيمات إعادة الاندماج قد أُجريت هنا في معهد HE PET في هامبورغ. وما قمنا به هو أننا قمنا بتوصيل إنزيم إعادة الاندماج هذا باستخدام ناقلات، ناقلات جينية، إلى مستنبت خلوي بشري كان قد أُصيب بعزلة سريرية تقريباً من HIV-1.

ومع مرور الوقت، على مدى ستة إلى ثمانية أسابيع، تمكنا من إثبات ذلك. والآن، فإن البروتين المأشوب مثير للاهتمام من الناحية الكمية، فقد دمجوا ملف HIV profile DA، وبشكل أساسي تم علاج المزرعة بأكملها عن طريق التخلص من HIV. ومن المؤكد أن هناك العديد من المشكلات المتعلقة بهذه التقنية.

بدايةً، يجب أن نتأكد من أن التعبير عن إنزيم الريكومبيناز (recombinase) لا يسبب آثاراً جانبية سامة. لا نتوقع حدوث ذلك لأن هناك ما يسمى بالحيوانات المعدلة وراثياً والموجودة بالفعل في حالات إعادة الائتلاف الطبيعية مثل gre. هذه الحيوانات تعبر عن إعادة ائتلاف GRE، وبالفعل هناك بعض المشكلات، ولكنها ليست كبيرة جداً.

يمكنني القول بذلك في هذه المرحلة. لذا، هناك أمل في عدم وجود آثار جانبية سامة، ولكن لا يمكن الجزم بذلك إلا عند إجراء التجارب. وهناك أيضاً مشكلات تتمثل في أننا قد لا نتعرف على كل عزل مأخوذة سريرياً باستخدام هذه الطريقة، وبالتالي قد لا نتمكن من التخلص من العزلة السائدة، أي عزلة HIV، لدى المريض.

لكننا سنقوم باختيار العزلات الثانوية، العزلات الأكثر ثانوية بمرور الوقت. هذا أمر لا نعرفه، إذ يتعين علينا إجراء هذه التجارب. ثم تبرز مشكلة كبيرة في إيصال الجينات، وتحديداً في تكنولوجيا الناقلات.

يتعين علينا استخدام ما يسمى بالنواقل اللينتيفيروسية أو النواقل الريتروفيروسية لإيصال الجين أو جين إنزيم الريكومبينيز. لذا، هل هناك آثار جانبية؟ نعم توجد، وهل تسبب هذه النواقل تأثيرات سمية؟

هذه جميع الأسئلة التي لدينا. كما نأمل في تحسين نشاط الأمشاط؛ حيث أن إعادة الاندماج تعمل بشكل أسرع مما نلاحظه حالياً من نشاط على مدار الأسبوعين الماضيين.

لذا، فإن كل هذه تساؤلات مفتوحة يتعين علينا تطويرها على مدى السنوات القادمة. وهذا يمثل حالياً المشكلة بالتأكيد لأن الـ recombinase غير متاح عن طريق الفم. لذا لن يكون هناك قرص دواء، مجرد قرص recombinase تتناوله، فتتخلص من الفيروس.

لذا، وعند التكهن بشأن العلاجات المستقبلية، يتعين علينا التفكير في نهج العلاج الجيني. فربما يمكن تصور عزل ما يسمى بالخلايا الجذعية المكونة للدم أو الخلايا الموجبة لـ CD 34 من دم المرضى المصابين بفيروس HIV. ومن ثم نقوم في المختبر بإدخال جين combs في خلايا هؤلاء المرضى.

أخيرًا، نقوم بإعادة حقن المريض، أي إعادة تسريب خلايا المريض المعدلة وراثيًا الآن إلى ظهر المريض نفسه. لذا، فإن ما ينبغي أن يحدث هو أن الجهاز المناعي أو الجهاز المكون للدم لدى المريض سيعيد تشكيل نفسه بمرور الوقت، ولو جزئيًا، بخلايا يمكنها التخلص من الفيروس عند الإصابة بـ HIV، لأنها أصبحت تعبر الآن عن إنزيم recombinase. وبناءً عليه، سيكون التأثير هو انخفاض الحمل الفيروسي لدى المريض، مما سيؤدي بالتأكيد إلى تحسين جودة حياته.

ويمكننا أيضاً أن نأمل أن يكون الجهاز المناعي في حالة إعادة تشكل لدى هؤلاء المرضى، ولو جزئياً على الأقل. لذا، فإن الخلايا المناعية ذات الوظائف الكاملة ستكون قادرة، كما نأمل، على مهاجمة الخلايا المتبقية والمصابة بـ HIV لدى هؤلاء المرضى. أما بالنسبة لإمكانية القضاء التام والكامل على HIV من جسم المريض، فهذا أمر لا يمكننا الجزم به في الوقت الحالي.