هذه الدجاجات الفائقة المصممة بتقنية كريسبر مقاومة لأنفلونزا الطيور

قد تكون أداة تحرير الجينات كريسبر حاسمة في مكافحة أحد أكثر الفيروسات فتكًا المنتشرة في العالم، وهو الفيروس الذي قتل مئات الملايين منذ عام 2020.

إنه ليس كوفيد-19، بالطبع. الفيروس هو نوع من أنواع أنفلونزا الطيور العدوانية التي أهلكت أعداد الدجاج في جميع أنحاء العالم. ومن المفجع أنه تم إعدام العديد من القطعان لاحتواء المرض. تلك الأسعار الباهظة لعشرات البيض؟ سلالة الانفلونزا هذه هي المسؤولة جزئيا.

وبغض النظر عن فواتير البقالة، فإن انتشار الفيروس في حرائق الغابات بين الدواجن يثير أيضًا احتمالًا مثيرًا للقلق، حيث يمكن أن ينتقل إلى أنواع أخرى، بما في ذلك البشر. وفقًا ووفقا لمنظمة الصحة العالمية، أبلغت 10 دول عبر ثلاث قارات عن ظهور علامات على فيروس أنفلونزا الطيور في الثدييات منذ عام 2022، مما أثار مخاوف من حدوث جائحة آخر.

أطلقت العديد من الدول حملات التطعيم لمحاربة الفيروس. لكنه عدو هائل. مثل سلالات الأنفلونزا البشرية، يتحور الفيروس بسرعة ويجعل اللقاحات أقل فعالية بمرور الوقت.

ولكن ماذا لو تمكنا من القضاء على العدوى في مهدها؟

هذا الأسبوع، فريق من المملكة المتحدة تم تصميم "دجاجات خارقة" قادرة على مقاومة أنفلونزا الطيور الشائعة. وفي الخلايا الجرثومية البدائية للدجاج - تلك التي تتطور إلى حيوانات منوية وبويضات - استخدموا تقنية كريسبر-كاس9 لتعديل جين واحد مهم لتكاثر الفيروس.

نما الدجاج المعدل وتصرف مثل أقرانه غير المعدلين. كانوا يتمتعون بصحة جيدة، ويضعون البيض بالأعداد المعتادة، ويقرعون بسعادة في حظائرهم. لكن تعزيزها الجيني تألق عندما تم تحديها بجرعة حقيقية من الأنفلونزا مماثلة لتلك التي قد تنتشر في حظيرة مصابة. حارب الدجاج المعدل الفيروس. أصيبت جميع طيور المراقبة بالأنفلونزا.

النتائج هي "إنجاز طال انتظاره"، كما قال الدكتور جيري هيجنار من معهد علم الوراثة الجزيئية التابع للأكاديمية التشيكية للعلوم، والذي لم يشارك في الدراسة، قال علوم. مرة أخرى في عام 2020، استخدم هيجنار تقنية كريسبر لهندسة دجاج مقاوم للفيروس المسبب للسرطان، مما يمهد الطريق لتحرير الجينات بكفاءة في الطيور.

التكنولوجيا لا يزال أمامها طريق لنقطعه. وعلى الرغم من التعزيز الوراثي، أصيب نصف الطيور المعدلة بالمرض عندما تعرضت لجرعة كبيرة من الفيروس. أثار هذا الجزء من التجربة أيضًا علامة حمراء: فقد تكيف الفيروس بسرعة مع الجينات مع حدوث طفرات جعلته ناقلًا أفضل - ليس فقط بين الطيور، ولكن أيضًا اكتسب طفرات يمكن أن تنتقل إلى البشر.

وقالت مؤلفة الدراسة الدكتورة ويندي باركلي من إمبريال كوليدج لندن في مؤتمر صحفي: "أظهر لنا هذا دليلاً على مفهوم أنه يمكننا التحرك نحو جعل الدجاج مقاومًا للفيروس". "لكننا لم نصل إلى هناك بعد."

الهدف

في 2016، اكتشف باركلي جين الدجاج الذي تستخدمه فيروسات أنفلونزا الطيور لإصابة خلايا الدجاج والنمو داخلها. يُطلق عليه اسم ANP32A، وهو جزء من عائلة الجينات التي تترجم معلومات الحمض النووي إلى رسل كيميائي حيوي آخر لبناء البروتينات. بمجرد دخول فيروس الأنفلونزا إلى خلية الطيور، يمكنه اختيار منتجات الجين لعمل المزيد من النسخ من نفسه والانتشار إلى الخلايا المجاورة.

ANP32A ليس الرابط الجيني الوحيد بين الخلايا والفيروس. دراسة لاحقة عثروا على الجين "الوقائي" الثاني الذي يمنع فيروسات الأنفلونزا من النمو في الخلايا. يشبه الجين ANP32A، ولكن مع تغييرين رئيسيين يقطع اتصال الفيروس بالخلية مثل إغلاق الباب. ولأن الفيروسات تحتاج إلى مضيف للتكاثر، فإن هذا الحاجز يقطع شريان حياتها بشكل أساسي.

قال باركلي: "إذا تمكنت من تعطيل هذا التفاعل [الجيني-الفيروسي] بطريقة ما... ربما عن طريق تحرير الجينات، فلن يتمكن الفيروس من التكاثر".

اتبعت الدراسة الجديدة هذا الخط من التفكير. وباستخدام تقنية كريسبر، قاموا بتعديل بروتين ANP32A في الخلايا الجرثومية البدائية للدجاج عن طريق الربط بين التغيرين الجينيين اللذين لوحظا في الجين الواقي. عند حقن هذه الخلايا في أجنة الدجاج، نمت إلى حيوانات منوية معدلة وبويضات في دجاج ناضج يتمتع بصحة جيدة، ثم أصبح لديه فراخ تحمل جين ANP32A المعدل.

تبدو هذه العملية تقنية، لكنها في الأساس عبارة عن تسريع لتقنية زراعية قديمة في القرن الحادي والعشرين: تربية الحيوانات للحفاظ على السمات المطلوبة - في هذه الحالة، المقاومة ضد الفيروسات.

ويقف

اختبر الفريق الدجاج المُعدّل مع العديد من تحديات الفيروسات.

في إحداها، قاموا بحقن جرعة من فيروس أنفلونزا الطيور في أنوف 20 كتكوتًا عمرها أسبوعين، نصفها كان معدلًا وراثيًا، بينما تم تربية الباقي بشكل طبيعي. قد يبدو هذا الإجراء مكثفًا، ولكن تم تصميم كمية الفيروس بعناية لتتناسب مع تلك الموجودة عادة في حظيرة مصابة.

مرضت جميع طيور المراقبة العشرة. وفي المقابل، أصيب دجاج واحد فقط من الدجاج المعدل. ومع ذلك، فهو لم ينقل الفيروس إلى الطيور المعدلة الأخرى.

وفي اختبار ثانٍ، قام الفريق بزيادة الجرعة إلى حوالي 1,000 مرة أكثر من رذاذ الأنف الأصلي. كل الطيور، بغض النظر عن تركيبها الجيني، أصيبت بالفيروس. ومع ذلك، استغرقت الطيور المعدلة وقتًا أطول لظهور أعراض الأنفلونزا. كما أنها كانت تحتوي على مستويات أقل من الفيروس، وكانوا أقل عرضة لنقله إلى الآخرين في حظيرتهم، بغض النظر عن التركيب الجيني.

للوهلة الأولى، تبدو النتائج واعدة. لكنهم رفعوا أيضًا العلم الأحمر. السبب وراء إصابة الدجاج المُعدَّل بالفيروسات على الرغم من "جيناته الفائقة" الوقائية هو أن التافهين تكيفوا بسرعة مع التعديلات الجينية. بعبارة أخرى، من المفارقات أن تبادل الجينات الذي يهدف إلى حماية الماشية يمكن أن يدفع الفيروس إلى التطور بسرعة أكبر.

الثلاثي الذهبي

لماذا يحدث هذا؟ وجدت العديد من الاختبارات أن الطفرات في الجينوم الفيروسي سمحت على الأرجح للفيروسات بالاستيلاء على أفراد آخرين من عائلة ANP32A. توضع هذه البروتينات عادة على مقاعد البدلاء أثناء الغزوات الفيروسية للأنفلونزا وتقاوم بصمت تكاثر الفيروس. ولكن مع مرور الوقت، تعلم الفيروس العمل مع كل جين لتعزيز تكاثره.

ويدرك الفريق جيدًا أن التغييرات المماثلة قد تسمح للفيروس بإصابة الأنواع الأخرى، بما في ذلك البشر. وقال باركلي: "لم نشعر بالقلق من الطفرات التي رأيناها، ولكن حقيقة أننا حصلنا على عدوى اختراقية تعني أننا بحاجة إلى تعديلات أكثر صرامة للمضي قدمًا".

الدكتور ساندر هيرفست في المركز الطبي بجامعة إيراسموس، الذي يدرس غزو ​​أنفلونزا الطيور للثدييات، يوافق. "من الضروري وجود نظام محكم للماء حيث لا يحدث المزيد من التكاثر [الفيروسي] في الدجاج". أخبر علوم.

أحد الحلول المحتملة هو المزيد من تحرير الجينات. ANP32A هو واحد فقط من ثلاثة أعضاء جينية تساعد الفيروسات على النمو. وفي اختبار أولي، قام الفريق بتعطيل الجينات الثلاثة جميعها في الخلايا في طبق بتري. قاومت الخلايا المعدلة سلالة شديدة الخطورة من فيروس الأنفلونزا.

لكنه لا يزال ليس الحل الأمثل. هذه الجينات متعددة المهام وتنظم الصحة والخصوبة. قد يؤدي تعديل هذه العناصر الثلاثة إلى الإضرار بصحة الدجاج وقدرته على التكاثر. ويتمثل التحدي الآن في العثور على تعديلات جينية تمنع الفيروسات مع الحفاظ على وظيفتها الطبيعية.

وبغض النظر عن التكنولوجيا الحيوية، فإن التنظيمات والرأي العام يكافحون أيضًا من أجل اللحاق بعالم تحرير الجينات. تعتبر حيوانات كريسبر حاليًا كائنات معدلة وراثيًا (GMOs) بموجب قوانين الاتحاد الأوروبي، وهو التصنيف الذي يأتي مع عدد كبير من الأمتعة التنظيمية ومشاكل الإدراك العام. ومع ذلك، نظرًا لأن تعديلات الجينات مثل تلك الموجودة في الدراسة تحاكي تلك التي قد تحدث بشكل طبيعي في الطبيعة - بدلاً من ربط الجينات من كائن حي إلى آخر - فقد تكون بعض حيوانات كريسبر أكثر قبولاً لدى المستهلكين.

"أعتقد أن العالم يتغير" محمد مؤلفة الدراسة الدكتورة هيلين سانغ، الخبيرة التي عملت على الطيور المقاومة للأنفلونزا لمدة ثلاثة عقود. من المرجح أن تتغير اللوائح المتعلقة بالحيوانات المعدلة وراثيًا من أجل الغذاء مع نضوج التكنولوجيا، ولكن في النهاية، ما هو مقبول سيعتمد على وجهات النظر المتعددة الثقافات.

الصورة الائتمان: توني كوينكا / Unsplash

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://singularityhub.com/2023/10/12/crispr-engineered-super-chickens-are-resistant-to-bird-flu/