الكشف عن أسرار الهيموجلوبين الجنيني

تخيل عالما حيث حياة الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم خالية من الألم والمعاناة الناجمة عن اضطرابات الدم المنهكة. عالم حيث التحول من إنتاج الهيموجلوبين الجنيني إلى إنتاج هيموجلوبين البالغ يحمل المفتاح لفتح علاجات جديدة والأمل للمتضررين. هذه هي قصة الدكتور ستيوارت أوركين، الباحث الشهير في مركز دانا فاربر/بوسطن لسرطان الأطفال واضطرابات الدم، وعمله الرائد الذي أتاح أول علاج في العالم معتمد من إدارة الغذاء والدواء باستخدام (CRISPR/Cas9).

أدى اكتشاف الدكتور أوركين الرائد إلى حصوله على جائزة شو في علوم الحياة والطب، والتي يشار إليها غالبًا باسم نوبل الشرق، لمساهماته البارزة في فهمنا للآليات الجينية والجزيئية الكامنة وراء التحول من الهيموجلوبين الجنيني إلى هيموجلوبين البالغ. . وهو يتقاسم هذه الجائزة المرموقة مع الدكتور سوي لاي ثين، كبير الباحثين ورئيس فرع الخلايا المنجلية في المعهد الوطني للقلب والرئة والدم في المعاهد الوطنية للصحة (NIH).

لعقود من الزمن، حاول العلماء كشف أسرار إنتاج الهيموجلوبين الجنيني، وقد جعلنا عمل الدكتور أوركين أقرب إلى فهم هذه العملية المعقدة. وقد مهد اكتشافه في عام 2008 لجين (BCL11A)، الذي يمكّن من إعادة إنتاج الهيموجلوبين الجنيني وقمع الهيموجلوبين المنجلي، الطريق لتطوير علاج (CRISPR/Cas9)، المعروف أيضًا باسم (Casgevy). يتمتع هذا العلاج بالقدرة على إحداث ثورة في مجال علاج فقر الدم المنجلي والثلاسيميا، مما يوفر أملًا جديدًا للملايين في جميع أنحاء العالم.

التاريخ العلمي لأبحاث الهيموجلوبين

كان من أولى المعالم البارزة في هذه الرحلة اكتشاف الهيموجلوبين نفسه. في عام 1840، عزل عالم وظائف الأعضاء الألماني أوتو فونكي البروتين، مما مهد الطريق للباحثين اللاحقين لاستكشاف بنيته ووظيفته. شهدت أوائل القرن العشرين تطورات كبيرة، من خلال عمل لينوس بولينج وماكس بيروتز في توضيح التركيب الجزيئي للهيموجلوبين. كما بدأ العلماء في فهم مفهوم تبديل الهيموجلوبين، ولاحظوا أن الهيموجلوبين الجنيني (HbF) يهيمن على الأطفال حديثي الولادة، مما يفسح المجال تدريجيًا للهيموجلوبين البالغ (HbA) مع نموهم. وأثارت هذه الظاهرة الفضول وطرحت تساؤلات حول الآليات التنظيمية المتحكمة في هذا التحول.

ومع ذلك، لم يبدأ العلماء في كشف الآليات المعقدة التي تحكم التحول من الهيموجلوبين الجنيني إلى الهيموجلوبين البالغ إلا في منتصف القرن العشرين. يعد هذا التحول التدريجي، الذي يحدث عادة عند الولادة، أمرًا بالغ الأهمية لبقائنا على قيد الحياة. يعد الهيموجلوبين الجنيني، الذي يتميز بتقاربه العالي للأكسجين، أكثر ملاءمة لبيئة الرحم منخفضة الأكسجين، بينما يتولى الهيموجلوبين البالغ المسؤولية بعد الولادة، مما يحسن توصيل الأكسجين إلى أجسامنا.

شهدت فترة الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي اكتشافات كبيرة، حيث قام باحثون مثل فيرنون إنجرام وماكس بيروتز باكتشافات مهمة حول الأساس الجيني لإنتاج الهيموجلوبين. وحددوا الجينات المسؤولة عن ترميز وحدات الهيموجلوبين الفرعية، بيتا (β) وألفا (α)، وبدأوا في كشف الآليات التنظيمية المعقدة التي تتحكم فيهم.

ومع استمرار تطور هذا المجال، قام علماء مثل الدكتور أوركين بالبناء على هذا الأساس، مما أدى إلى توسيع حدود فهمنا لتنظيم الهيموجلوبين. وكان لعمله، الذي سنستكشفه بمزيد من التفصيل لاحقًا، دورًا أساسيًا في كشف أسرار الهيموجلوبين الجنيني، مما مهد الطريق لتطوير علاجات جديدة مثل (CRISPR/Cas9).

الاكتشاف الرائد للدكتور أوركين

لفهم اكتشاف الدكتور أوركين، دعونا نعود خطوة إلى الوراء ونعيد النظر في أساسيات إنتاج الهيموجلوبين. الهيموجلوبين هو بروتين موجود في خلايا الدم الحمراء التي تحمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم. يتم إنتاج الهيموجلوبين الجنيني (HbF) في الرحم، والذي يتم استبداله تدريجيًا بالهيموجلوبين البالغ (HbA) بعد الولادة. ومع ذلك، عند الأشخاص المصابين بفقر الدم المنجلي والثلاسيميا بيتا، يتم إيقاف إنتاج (HbF)، مما يؤدي إلى إنتاج الهيموجلوبين غير الطبيعي.

اكتشف فريق الدكتور أوركين أن الجين المسمى (BCL11A) يلعب دورًا حاسمًا في إيقاف إنتاج (HbF). في عام 2008، وجدوا أنه من خلال القضاء على (BCL11A)، يمكنهم إعادة تنشيط إنتاج (HbF)، مما يؤدي فعليًا إلى إعادة عقارب الساعة إلى الوراء إلى الوقت الذي كان فيه (HbF) هو المهيمن.

أدى هذا الاكتشاف المذهل إلى تطوير عقار (Casgevy)، وهو أول علاج في العالم معتمد من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية باستخدام تحرير الجينات (CRISPR/Cas9). باستخدام (CRISPR/Cas9) للقضاء على (BCL11A)، يمكن للعلماء إعادة إنتاج (HbF)، وعلاج فقر الدم المنجلي والثلاسيميا بشكل فعال.

ولكن كيف يعمل هذا على المستوى الجزيئي؟ عندما يتم إدخال (CRISPR/Cas9) إلى الخلايا، فإنه يبحث عن الجين (BCL11A)ويقوم بتعديل دقيق، مما يؤدي إلى استبعاد الجين بشكل فعال. وهذا يسمح للخلايا بإنتاج (HbF)، والذي يمكنه بعد ذلك استبدال الهيموجلوبين غير الطبيعي في خلايا الدم الحمراء.

لقد فتح اكتشاف الدكتور أوركين آفاقًا جديدة لعلاج اضطرابات الدم، كما مهد عمله الطريق لمزيد من الأبحاث في علم الوراثة الخاص بإنتاج الهيموجلوبين. وكما قال الدكتور أوركين نفسه، “”إن الحصول على جائزة شو هو شرف وشهادة على تفاني عدد لا يحصى من الباحثين الذين ساهموا في فهمنا لتنظيم الهيموجلوبين على مر السنين.””

أمل جديد للملايين

تخيل عالمًا لم يعد فيه الناس مضطرين للعيش مع الألم المستمر والتعب المرتبط بهذه الاضطرابات. تخيل أنك قادر على عيش حياة طبيعية، خالية من الخوف من الزيارات المتكررة إلى المستشفى والأعراض المنهكة. هذا هو وعد العلاج بتقنية (CRISPR/Cas9)، وهي فرصة يمكن أن تغير حياة الملايين.

لا يمكن المبالغة في تقدير تأثير تحرير الجينات على اضطرابات الدم. وفقا لمنظمة الصحة العالمية (WHO)، يؤثر فقر الدم المنجلي على ملايين الأشخاص في جميع أنحاء العالم، مع أعلى معدل انتشار في أفريقيا ومنطقة البحر الأبيض المتوسط ​​والشرق الأوسط والهند. الثلاسيميا بيتا، وهو اضطراب دموي حاد آخر، يؤثر على آلاف الأشخاص على مستوى العالم. هذه الاضطرابات ليست موهنة فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى الوفاة المبكرة.

تمتد آثار هذا الاكتشاف إلى ما هو أبعد من المجتمع الطبي. ولديها القدرة على التأثير على مجتمعات واقتصادات بأكملها. وفي البلدان النامية، حيث الوصول إلى الرعاية الصحية محدود، يمكن أن يغير هذا العلاج قواعد اللعبة. ومن الممكن أن يؤدي ذلك إلى تخفيف العبء الواقع على أنظمة الرعاية الصحية، وتحرير الموارد، وتمكين الناس من المساهمة في مجتمعاتهم بشكل أكثر إنتاجية.

لقد فتح عمل الدكتور أوركين آفاقًا جديدة للبحث، وألهم جيلًا جديدًا من العلماء لاستكشاف إمكانيات تحرير الجينات. وبينما نواصل دفع حدود ما هو ممكن، فقد نكتشف علاجات أكثر فعالية لاضطرابات الدم والأمراض الوراثية الأخرى.

إن جائزة شو، الممنوحة للدكتور أوركين، هي شهادة على قوة الاكتشاف العلمي. وهو يعترف بالجهود الدؤوبة التي يبذلها الباحثون الذين كرسوا حياتهم لتحسين صحة الإنسان. وبينما نحتفل بهذا الإنجاز، نتذكر الإمكانات الهائلة التي تكمن في مجال البحث العلمي.

المصادر:

eurekalert