ریچارد جود سامولسکی، پیشگام ژن درمانی، زمانی را به یاد می آورد که از کلمات “ژن درمانی” اجتناب می کرد. در اواسط دهه 2000، او به افرادی گفت که روی «نانوذرات بیولوژیکی» کار می‌کرد و حتی سعی کرد این اصطلاح را علامت تجاری بگذارد. سامولسکی، استاد فارماکولوژی در دانشگاه کارولینای شمالی در چاپل هیل، به یاد می آورد: «ما احساس می کردیم که این لباس مبدلی است که باید برای جلو رفتن باید بپوشیم.

مرگ یک نوجوان در یک کارآزمایی بالینی ژن درمانی در سال 1999 و موارد سرطان خون در یک کارآزمایی بلافاصله پس از تقریباً خاموش شدن این زمینه که به دنبال درمان بیماری های ریشه ای با جایگزینی یا مقابله با یک ژن ناکارآمد است، شد. تحقیقات فدرال، کاهش بودجه و توجه منفی بسیاری از رسانه ها وجود داشت. با این حال، تعداد انگشت شماری از محققین، گاهی به دلیل سخت گیری و گاهی به این دلیل که نمی توانستند به والدین ناامید نه بگویند، هرگز دست از کار کشیدند. سامولسکی می‌گوید: «همه برای انجام کارهای لازم برای ادامه راه سازگار شدند.

داستان ژن درمانی پایان خوشی دارد. امروزه، اتحاد برای پزشکی احیا کننده 9 ژن درمانی موجود در سراسر جهان را که توسط آژانس های نظارتی شناخته شده بین المللی تایید شده اند، و همچنین بیش از 200 مورد در آزمایشات بالینی پیشرفته را فهرست می کند. این رشته سالانه میلیاردها دلار بودجه جذب می کند. اما گذشته پر فراز و نشیب آن به ما یادآوری می کند که مسیر نوآوری پزشکی به ندرت هموار پیش می رود.

همه چیز بیش از نیم قرن پیش با کشف چاقوهای مولکولی و ویروسی در کمین سلول های میمون آغاز شد.

بردار ها و پسرفت ها :

در دهه 1960، محققان ، پروتئین هایی را در باکتری ها شناسایی کردند که مانند چاقوهای شیمیایی برای برش DNA به قطعات عمل می کنند. این «آنزیم‌های محدودکننده» این احتمال شگفت‌انگیز را ایجاد کردند که دانشمندان بتوانند DNA را جدا کرده و دوباره کنار هم بگذارند. سپس، در دهه 1970، ویروسی به نام SV40 که از سلول های کلیه میمون ها جدا شد، ثابت کرد که می تواند مواد ژنتیکی را به سلول های هدف برساند .

این اکتشافات در کنار هم نشان می دهد که می توان از یک ناقل ویروسی مانند کامیون مولکولی FedEx برای تحویل DNA جدید به سلول ها برای مقابله یا جایگزینی DNA ناکارآمد استفاده کرد. متأسفانه ثابت شد که SV40 برای کاربردهای پزشکی بسیار غیرقابل اعتماد و خطرناک است. تمایل داشت تکه‌هایی از DNA را در مکان‌هایی وارد کند که می‌تواند باعث سرطانی شدن سلول‌ها شود. بنابراین جستجوی چند دهه ای برای بردارهای جدید و بهتر آغاز شد.

دو آزمایش اولیه ژن درمانی که در سال‌های 1989 و 1990 در ایالات متحده انجام شد، از رتروویروس‌های اصلاح‌شده استفاده کردند، نوعی ویروس که می‌تواند ژن‌های رمزگذاری‌شده با RNA خود را یک بار در داخل سلول تغییر دهد. هر دو درمان – یکی برای ملانوم ، دیگری برای یک بیماری خودایمنی ارثی به نام نقص ایمنی ترکیبی شدید یا SCID – هیچ اثر بدی نداشتند، اما موفقیت محدودی داشتند. با وجود این، ده‌ها کارآزمایی بالینی دیگر در طول دهه 1990 با رتروویروس‌ها و سایر ناقل‌ها، از جمله آدنوویروس، عامل سرماخوردگی انجام شد. پس از انتخاب یک ویروس بر اساس میزان خوبی که می‌تواند ژن‌ها را به سلول‌ها منتقل کند، دانشمندان هر گونه ژن ویروسی را که ممکن است باعث بیماری شود را حذف می‌کنند و سپس روی ژن‌های “سالم” که برای تحویل در نظر گرفته شده است، می‌چسبند. در طی 10 سال آینده، تقریباً 4000 بیمار در 500 کارآزمایی تحت درمان قرار گرفتند اما عملاً هیچ موفقیتی نداشتند

در همین حال، سامولسکی به دنبال گزینه های برداری دیگر بود. در یک کتاب ویروس شناسی، او ویروس مرتبط با آدنو یا AAV را مشاهده کرد که به عنوان ویروسی که در انسان بیماری ایجاد نمی کند، فهرست شده است. او به یاد می آورد: «وای، چرا ما از چیزی شبیه به این به عنوان یک سیستم تحویل استفاده نمی کنیم؟

در سال 1994، سامولسکی و اولین دانشجوی فارغ التحصیلش، شیائو شیائو، نشان دادند که علاوه بر اینکه ناقل های AAV کمتر باعث ایجاد بیماری می شوند، یک ویژگی کلیدی و مطلوب برای ژن درمانی دارند: زمانی که AAV ها یک ژن را به سلول تحویل می دهند، آن ژن بیان می شود.

اما در ابتدا هیچ کس آنها را باور نکرد. چگونه ناقل ویروسی آنها باقی می ماند، در حالی که برخی دیگر فقط چند هفته قبل از نابود شدن توسط سیستم ایمنی دوام آوردند؟ سامولسکی می‌گوید: «ما خیلی عقب‌نشینی می‌کردیم. هنگامی که کار سرانجام در سال 1996 منتشر شد ، بسیاری از آزمایشگاه‌ها شروع به تماس و درخواست بردارها کردند.

نتایج اولیه با استفاده از بردارها همه را هیجان زده کرد. در دانشگاه پنسیلوانیا، کاترین هایگ و همکارانش یک ژن درمانی مبتنی بر AAV برای هموفیلی، یک اختلال خونریزی ارثی که مدت‌ها هدف جذابی برای ژن درمانی بوده است، توسعه دادند، زیرا توسط یک ژن نادرست ایجاد می‌شود. این درمان در مدل موش و سپس در مدل سگ کار کرد. وقت آن بود که آن را در افراد آزمایش کنیم. سپس در سال 1999 جسی گلسینگر درگذشت.

گلسینگر نوجوانی بود که در مرحله 1 آزمایش ایمنی در دانشگاه پنسیلوانیا برای ژن درمانی برای درمان یک اختلال متابولیک ارثی ثبت نام کرد. اختلال او با رژیم غذایی و دارو تحت کنترل بود، با این حال او تصمیم گرفت برای کمک به دیگران در این بیماری مشارکت کند. گلسینجر در اثر پاسخ التهابی به ناقل آدنوویروس درگذشت. اخباری مبنی بر اینکه یک درمان آزمایشی یک داوطلب سالم را کشته است، به تیتر خبرهای ملی تبدیل شد و تحقیقات سازمان غذا و دارو را در مورد آن کارآزمایی و موارد دیگر آغاز کرد

سپس، از سال 2002 تا 2004، پنج کودک از 20 کودک در یک آزمایش ژن درمانی SCID در اروپا به سرطان خون مبتلا شدند. ناقل ویروسی در ژنوم آنها در کنار یک ژن سرطان زا ادغام شده بود. یکی فوت کرد

گوانگپینگ گائو، مدیر ژن درمانی در دانشکده پزشکی UMass Chan در ووستر، ماساچوست، می‌گوید: «کل این رشته وارد عصر تاریکی پنج تا ۱۰ ساله شد. در کارآزمایی بالینی “این از مکانی پر هیاهو به بی امیدی تبدیل شد.”

با شکست‌های بسیار زیاد، برخی از آزمایشگاه‌ها بسته شدند و برخی دیگر دور شدند. سامولسکی، هایف و گائو از معدود کسانی بودند که ادامه دادند. گائو می گوید: «ما هرگز تحقیقات خود را متوقف نکردیم. «من یک آدم بسیار سرسخت هستم، خیلی سرسخت. بنابراین اگر تصمیمی بگیرم، تسلیم شدن برایم سخت است.

در اروپا، تیمی که یک ژن درمانی متفاوت SCID را آزمایش می کرد، اجازه داشت فقط یک بیمار را در هر زمان ثبت نام کند. ماریا گرازیا رونکارولو، که این کارآزمایی را در زمان حضور در موسسه تله‌ترتون سن رافائل برای ژن‌درمانی در میلان رهبری می‌کرد، می‌گوید: «به همین دلیل، هشت سال طول کشید تا 14 بیمار اول را انجام دهیم. او اکنون استاد اطفال و پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد است.

و یک گروه محوری بود که میدان را رها نکرد: والدین کودکان بیمار. بدون هیچ گزینه درمانی دیگری، والدین در دفاتر پژوهشگران ظاهر شدند، اغلب با بچه هایشان در دو دست و از آنها پرسیدند: “آیا می توانید فرزندم را نجات دهید؟”

از یک قطره تا یک غرش

والدین از بنیادها حمایت مالی کردند و آن بنیادها به دانشمندان کمک مالی کردند. سامولسکی می‌گوید: «آن‌ها آزمایشگاه‌هایی را زنده نگه داشتند که یا بسته می‌شدند یا به جایی می‌رفتند که پول به دست می‌آمد.

تا سال 2010، گائو، محقق ژن درمانی جیمز ویلسون و همکارانش ناقل های AAV جدیدی را شناسایی کردند ، دانشمندان در مورد چگونگی و مکان عملکرد ناقل های ویروسی در سلول ها اطلاعات بیشتری داشتند و آزمایشگاه ها موفقیت هایی را در مدل های حیوانی ثبت کردند. سامولسکی که در سال 2001 یکی از بنیانگذاران AskBio، یک شرکت ژن درمانی مستقر در کارولینای شمالی بود، می‌گوید: «در برخی مواقع، نمی‌توانستید مدام بگویید: «این کار نمی‌کند».

بر اساس آن کار امیدوارکننده پیش بالینی، آزمایشات انسانی دوباره شروع شد. بسیاری از بردارهای AAV استفاده می‌کردند، اگرچه بردارهای دیگری نیز استفاده می‌شدند. در سال 2009، تیم Roncarolo تلاش موفقیت آمیز خود را برای درمان SCID با استفاده از یک ناقل رتروویروسی بدون ایجاد سرطان خون منتشر کرد. او می‌گوید: «این آزمایش ثابت کرد که می‌تواند بی‌خطر باشد، اما مهم‌تر از آن ثابت کرد که می‌تواند بیماران را درمان کند».

ده‌ها شرکت بیوتکنولوژی به این حوزه پیوستند و شرکت‌های بزرگ داروسازی بودجه آزمایش‌های بالینی را تامین کردند. در سال 2013، های و همکارانش Spark Therapeutics را در فیلادلفیا تأسیس کردند و تیمی را با ژان بنت و آلبرت مگوایر در Penn Medicine رهبری کردند که اولین تأییدیه FDA را برای ژن درمانی AAV، Luxturna، در دسامبر 2017 دریافت کردند. همچنین در سال 2017، FDA تأیید کرد. دو روش ژن درمانی که از سلول های ایمنی تغییر یافته ژنتیکی بیمار به نام سلول های CAR-T برای مبارزه با انواع نادر سرطان استفاده می کند. یک سال قبل، درمان SCID Roncarolo، Strimvelis، توسط کمیسیون اروپا تایید شد.

در اواخر سال 2021، 46 ژن درمانی در مرحله 3 نهایی آزمایشات بالینی، از جمله درمان High’s برای هموفیلی وجود داشت، که نسخه اولیه آن برای اولین بار 20 سال پیش روی انسان آزمایش شد. در همان سال، بیش از 1220 کارآزمایی بالینی ژن درمانی با هدف ثبت نام 90000 بیمار در سراسر جهان انجام شد. FDA و آژانس دارویی اروپا پیش‌بینی می‌کنند که هر کدام 10 تا 20 درمان ژنی و سلولی را تا سال 2025 تأیید می‌کنند – درمان‌هایی که سلول‌ها را، خواه اصلاح‌شده ژنتیکی یا نه، به عنوان درمان به بدن بیمار پیوند می‌دهند.

سامولسکی می‌گوید، هر دستاورد در این زمینه مانند صعود به قله یک کوه بوده است تا متوجه شوید که یک کمپ پایه دیگر است. کوه‌های کنونی شامل تلاش برای جلوگیری از پاسخ ایمنی سمی است که می‌تواند در واکنش به دوزهای بزرگ ژن‌درمانی رخ دهد، افزایش تولید ناقل‌ها، و ادامه جستجوی بی‌پایان برای سیستم‌های انتقال ژن مؤثرتر.

High، که اکنون رئیس بخش Therapeutics در AskBio است، از رویکردهای جدید برای ژن درمانی، از جمله درمان‌های سلولی CAR-T و ویرایش ژن با CRISPR/Cas9 هیجان‌زده است. اما او امیدوار است که محققان بتوانند از گذشته درس بگیرند: ایجاد کلاس جدیدی از درمان‌ها به زمان و پشتکار نیاز دارد. او می گوید: «هیجان من همیشه با دانشی که به سختی به دست آورده ام کاهش می یابد.