‎نقش ویروس ‏AAV‏ در بیوتکنولوژی و ژن درمانی

تعدادی از بیماریهای مهم انسان در اثر ناتوانی بدن در ساختن پروتئین بخصوصی ایجاد می‌شود كه معمولاً در بافت یا عضو خاص یا در مایعات بدن مانند خون اتفاق می‌افتد و این امر می‌تواند سبب بیماری شدیدی شود كه در تمام طول عمر شخص همراه او خواهدبود. بسیاری از بیماریهای ژنتیك از این جمله است مانند: آنمی سیكل سل، هموفیلی، دیسترفی عضلانی دوشن (‏DMD‏)، تالاسمی و غیره.
اولین وعدهٔ زیست فناوری (بیوتكنولوژی) جداكردن و تولید این پروتئینها از طریق مهندسی ژنتیك و فناوری نوتركیبی بود تا آنها را در اختیار بیمارانی قراردهد كه فاقد آن پروتئینها بود. حال اگر این پروتئینها به‌صورت داروهای خوراكی استفاده می‌شد هضم شده و بی اثر می‌گشت. برخی از محصولات به‌ وسیله تزریق به بدن می‌رسید، تزریقهای مكرری كه روزانه، هفتگی یا ماهیانه یا توسط خود بیمار انجام می‌شد(مثل انسولین) یا توسط پزشك. اما این كارهم خالی از اشكال نبود، زیرا بسیار سخت است كه سطح مناسبی از دارو( پروتئین ) را در فواصل بین تزریقها برقراركرد. از طرفی برخی سلولها نظیر سلولهای مغزی به علت وجود سد خونی مغزی ( ‏BBB‏ ) ممكن است نتوانند مقدار مناسبی از دارو را دریافت كند.
با ظهور ژن درمانی امیدهای تازه ای برای این بیماران فراهم شده است. ژن درمانی تحویل خودِ پروتئینِ درمانی نیست بلكه ژن آن پروتئین را تحویل بیمار می‌دهد. این ژن وارد سلولهای بدن شده و آنها را به كارخانه‌های كوچكی تبدیل می‌كند كه پروتئین موردنیاز بیمار را تا مدتی طولانی برایش می‌سازد.همچنین با استفاده از ژن درمانی اقدام به درمان سرطان كرده‌اند زیرا برخی ژنها باعث می‌شود كه سلولهای سرطانی پروتئین خاصی را بیان كند كه به داروها حساس‌تر شده یا توسط سلولهای ایمنی بهتر شناسایی شود. این استراتژی باعث می‌شود كه شیمی درمانی یا پاسخ ایمنی خودِ بیمار، موثرتر عمل كند.
برای انتقال ژن درمان كننده از روشهای مختلفی استفاده می‌شود. ازجمله تزریق فیزیكی توسط میكرواینجكشن، انتقال توسط لیپوزومها، و انتقال توسط ویروسها كه مورد اخیر موضوع بحث ما است. در انتقال ویروسی از ویروسهای مختلف نظیر رترو ویروسها، آدنو ویروسها، لنتی ویروسها، هرپس ویروسها و ‏AAV‏ ویروسها (‏Adeno-Associated Virus‏) استفاده می‌شود.
ژنهای ویروس از یك ویروس بی خطر به نام "‏AAV‏ ویروس" خارج شده و سپس ژنِ درمان كننده به‌جای آن جایگزین می‌شود. بعد از تزریق این ویروسها به بیمار "‏AAV‏ ویروس ها" می‌تواند ژنِ درمان كننده را به سلولها انتقال دهد. حال پروتئین موردنیاز توسط سلولهای خودِ بیمار ساخته خواهد شد، همان‌گونه كه اگر خود سلول ‏DNA‏ مربوطه را می‌داشت عمل می‌كرد. این پروتئین یا وارد غشاء سلول می‌شود تا مورد استفادهٔ خود سلول قرارگیرد یا توسط سلول ترشح می‌شود كه مورد استفادهٔ سلولهای دیگر قرارگیرد.
● ویروس ‏AAV‏ (‏Adeno-Associated Virus‏)‏
‏"‏AAV‏ ویروس" یك ویروس خیلی ساده از شاخه های خانوادهٔ ‏parvoviridae‏ است و جزء ویروسهای بدون پوشش وكوچك است. "‏AAV‏ ویروس" نامش را به این علت گرفته است كه در ۴۰ سال پیش آن را در جریان آلودگی یك نمونهٔ بالینی مبتلا به آدنوویروس كشف كردند. بدین ترتیب نام ‏Adeno-Associated Virus‏ به آن اطلاق شد. به هر حال "‏AAV‏ ویروس" در هیچ یك از خواص ویروسی با آدنوویروسها مشترك نیست و در حقیقت ژنهایشان (‏DNA‏) با هم هیچ شباهتی ندارد و این موضوع مهم است چرا كه بر خلاف آدنوویروسها، "‏AAV‏ ویروس" در انسان پاتوژن نیست.
‏● وكتورهای ‏AAV‏ ‏
وكتورهای ‏AAV‏ مشتق از ویروسِ ‏AAV‏ كه از عملكرد طبیعی خودشان استفاده كرده و ژنها را به سلول تحویل می‌دهد. جهت تولید یك وكتور ‏AAV‏ ، ویروس ‏AAV‏ را با خارج كردن ژن ویروسی و جایگزین كردن آن با ژن درمان كننده (برای تولید پروتئین مربوط) تغییر می‌دهند.
‏DNA‏ متعلق به "‏AAV‏ ویروس" تك رشته‌ای است و فقط شامل ۲ ژن است. یكی به نام ژن ‏Rep‏ كه پروتئینهای مربوط به همانندسازی ‏DNA‏ را كد می‌كند و دیگری به نام ژن ‏Cap‏ كه از اسپلایسینگ افتراقی استفاده می‌كند و اجازه می‌دهد كه سه پروتئین را كد كند كه پروتئینهای پوشش(‏coat‏) ویروس را می‌سازد.
با استفاده از این روش در حالی كه هیچ‌‏‎ ‎كدام از ژنهای ویروسی وجود ندارد اتصال سلولی كارا و ساز و كار ورود ژن بوسیلهٔ پروتئین پوششی "‏AAV‏ ویروس" مهیا می‌شود. فقط قسمتی كوچكی از ‏DNA‏ متعلق به ‏AAV‏ در طرفین این قطعهٔ ژنی درمان كننده در وكتور باقی می‌ماند كه حاوی قطعات خودكامل شونده ‏DNA‏ ملقب به ‏ITR‏ ها (‏Inverted Terminal Repeats‏ ) است و این ژنها برای تامین سطح بالایی از بیانِ ژنِ درمان كننده‌ای كه وكتور آن را حمل می‌كند، لازم است.‏
هر وكتور ‏AAV‏ فقط از ۴ نوع مولكول تشكیل شده است. سه وكتور، دقیقاً در ارتباط با پروتئین‌هایی است كه پوشش ویروس را می‌سازد و یك قطعهٔ تك رشته ای ‏DNA‏ ژن درمان كننده و دیگر عناصر تنظیم كننده را كد می‌كند.
سادگی این سیستم باعث می‌شود كه گیرندگان وكتورهای ‏AAV‏ در معرض حداقل مقدار مواد خارجی (بیگانه) قرار گیرند. در مقابل دیگر وكتورهای ویروسی كه برای ژن تراپی استفاده می‌شود، مانند آنهایی كه با استفاده از آدنو ویروس‌ها، لنتی ویروس‌ها، رترو ویروسها، و هرپس ویروس‌ها درست شده‌اند، به‌طور بارزی بزرگتر و پیچیده‌تر است و بنابراین احتمال آن كه به پاسخ ایمنی منجر شده و واكنش‌های زیان آوری را برای استفاده های بعدی درپی داشته باشد، بسیار بیشتر است.
عقیده بر این است كه وكتورهای ‏AAV‏ خواص مطلوب وكتورهای ویروسی و وكتورهای غیر ویروسی را تركیب می‌كند و ممكن است نسبت به دیگر وكتورهای ژن درمانی چندین مزیت بالقوهٔ ارائه دهد.
▪ این مزایا عبارتند از:
ـ تحویل موثر ژن‏‌ها به هر دو نوع سلول هدف در حال تقسیم و آنهایی كه تقسیم نمی شود،
ـ عدم حضور ژنهای ویروسی كه می‌تواند مسؤول ایجاد پاسخ ایمنی ناخواسته باشد،
ـ كاربرد ‏in-vivo‏ در بیماران،
ـ میزان بالای بیان ژن و ‏
ـ پایداری عالی كه اجازه می‌دهد وكتورهای ‏AAV‏ همانند بیشتر محصولات دارویی رایج تولید و ذخیره شده و مورد استفاده قرار گیرد. ‏

نویسنده: محمد رضا حیدرزاه
‎كارشناس آزمایشگاه سازمان انتقال خون گیلان

منبع : مجله مهندسی پزشکی و تجهیزات آزمایشگاهی